Sterrenkundigen ontdekken eindelijk dubbele witte dwerg die gaat ontploffen tot supernova

Supernova-type-Ia-explosies komen veel voor in het heelal. De voorlopers ervan zijn echter lastig te vinden. Het meest gangbare idee is dat deze explosies ontstaan als twee opgebrande zware witte dwergsterren samensmelten. Deze voorlopers waren echter nog nooit gezien. De publicatie van vandaag beschrijft de eerste ontdekking.

De betreffende sterren bevinden zich op slechts 150 lichtjaar van ons vandaan. Ze wegen bij elkaar 1,56 keer de massa van de zon. Dat is zwaar genoeg om een supernova te worden. Daarbij staan ze dicht genoeg op elkaar om ooit samen te smelten. Hun onderlinge afstand bedraagt een schamele 1/60ste van de afstand aarde-zon.

Als de twee witte dwergen samensmelten draagt de ene ster materiaal over aan de andere, die uiteindelijk zal ontploffen als ze een massa bereikt van 1,44 zonsmassa’s. De details zijn nog niet duidelijk, maar als de twee sterren samen zwaarder zijn dan 1,44 keer de massa van de zon, is het vrij zeker dat het systeem zal ontploffen tot een supernova.

“Er wordt al jaren uitgekeken naar zo’n dubbele witte dwerg, dus toen ik dit systeem zag, was ik direct enthousiast”, zegt eerste auteur en leider van het onderzoek James Munday van de University of Warwick (Verenigd Koninkrijk).

De sterrenkundigen maakten voor hun onderzoek gebruik van een reeks telescopen en een schat aan data. Allereerst leverde de Gaia-satelliet een lijst met kansrijke kandidaten. Vervolgens analyseerden de onderzoekers hun sterlicht met twee Nederlands-Britse telescopen op het Spaanse eiland La Palma: de William Herschel Telescoop en de Isaac Newton Telescoop. Ook gebruikten ze de Nordic Optical Telescope (ook op La Palma), de Europese Very Large Telescope (Chili) en gegevens van ruimtetelescoop Hubble en van Pan-STARRS op Hawaï.

Mede-auteur Silvia Toonen (Universiteit van Amsterdam) bestudeert al jaren dubbelsterren. “Er zijn al wel meer dubbelsterren gezien, maar ze voldeden nooit aan de juiste specificaties. Dat we nu het perfecte dubbele witte dwergsysteem zagen, moest er een keer van komen, maar het duurde wel lang hoor.”

De twee sterren mogen dan wel heel dicht op elkaar staan: de uiteindelijke supernova gaat nog 23 miljard jaar duren. De sterrenkundigen berekenden dat de sterren op dit moment in veertien uur en een kwartier om elkaar heen draaien. De komende miljarden jaren zullen de sterren zwaartekrachtsgolven uitstoten en daardoor langzaam naar elkaar toe spiraliseren.

De andere Nederlander die meedeed aan het onderzoek is Gijs Nelemans (Radboud Universiteit Nijmegen, KU Leuven en SRON). Hij is onder andere betrokken bij de LISA-missie die over zo’n tien jaar de zwaartekrachtsgolven moet gaan opvangen van dubbele witte dwergen. “De nu ontdekte dubbelsterren staan voor LISA nog te ver van elkaar vandaan. Maar nu we één zo’n systeem hebben ontdekt, en ook nog eens zo dichtbij, volgen er vast meer.”

Uit het helderheidverloop van type Ia-supernova’s is goed te voorspellen wat hun intrinsieke helderheid is. Daardoor kunnen sterrenkundigen de supernova’s gebruiken om nauwkeurig afstanden in het heelal te bepalen. De type Ia-supernova wordt daarom ook wel de standaardkaars van het heelal genoemd. Dit soort supernova’s zijn bijvoorbeeld gebruikt om aan te tonen dat het heelal versneld uitdijt.

‘There is a super-Chandrasekhar mass type Ia supernova progenitor located 49 pc away that will detonate in 23 Gyr’, James Munday, Ruediger Pakmor, Ingrid Pelisoli, David Jones, Snehaleta Sahu, Pier-Emmanuel Tremblay, Abinaya Swaruba Rajamuthukumar, Gijs Nelemans, Mark Magee, Silvia Toonen, Antoine Bédard & Tim Cunningham, Nature Astronomy. [origineel | preprint (pdf)]