Persbericht

Astronomen ontdekken een nieuw soort sterexplosies: micronovae

20 april 2022

Een team van astronomen heeft, met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), een nieuw soort sterexplosie waargenomen: een micronova. Deze uitbarstingen doen zich voor op het oppervlak van bepaalde sterren, en kunnen in luttele uren ongeveer 3,5 miljard Grote Piramiden van Gizeh aan stermateriaal opbranden.

‘We hebben voor het eerst een explosief verschijnsel waargenomen dat we een micronova noemen,’ zegt astronoom Simone Scaringi, van de Durham-universiteit in het Verenigd Koninkrijk, die de leiding had over het onderzoek naar deze explosies, waarvan de resultaten vandaag in Nature zijn gepubliceerd. ‘Het verschijnsel stelt ons begrip van hoe thermonucleaire explosies in sterren ontstaan op de proef. We dachten wel te weten hoe de vork in de steel zit, maar deze ontdekking suggereert dat ze ook op een compleet andere manier op gang kunnen komen,’ voegt hij eraan toe.

Micronovae zijn extreem heftige gebeurtenissen, maar naar astronomische maatstaven stellen ze niet zoveel voor. Ze zijn veel minder krachtig dan novae – sterexplosies die astronomen al eeuwen kennen. Beide soorten explosies doen zich voor bij witte dwergen: uitgeputte sterren die ongeveer evenveel massa hebben als onze zon, maar net zo klein zijn als de aarde.

Een witte dwerg die deel uitmaakt van een dubbelstersysteem kan materiaal, voornamelijk waterstof, aan zijn begeleider onttrekken, mits deze maar dichtbij genoeg is. Als dit gas op het zeer hete oppervlak van de witte dwergster valt, fuseren de waterstofatomen heel snel tot helium. Gevolg: een thermonucleaire explosie die zich over het gehele steroppervlak uitstrekt. ‘Zo’n detonatie zorgt ervoor dat het hele oppervlak van de witte dwerg opvlamt en wekenlang fel straalt,’ legt medeauteur Nathalie Degenaar, astronoom aan de Universiteit van Amsterdam, uit.

Micronovae zijn vergelijkbare explosies, maar dan kleiner van omvang, en duren slechts enkele uren. Ze doen zich voor bij sommige witte dwergen met sterke magnetische velden, die materiaal naar de magnetische polen van de ster kanaliseren. ‘Voor het eerst hebben we nu gezien dat waterstoffusie ook een heel lokaal verschijnsel kan zijn. Het waterstof kan zich bij sommige witte dwergen ophopen aan de voet van de magnetische polen, waardoor de fusie zich tot die plek beperkt,’ zegt Paul Groot, astronoom aan de Radboud Universiteit en mede-auteur van de studie.

‘Dit resulteert in thermonucleaire explosies die ongeveer een miljoen keer zwakker zijn dan nova-explosies – vandaar de term ‘micronova’, vervolgt Groot. Het voorvoegsel 'micro' wekt wellicht de suggestie dat het om onbeduidende gebeurtenissen gaat, maar niets is minder waar: bij één zo’n uitbarsting wordt ongeveer 20.000.000 biljoen kilogram, of ongeveer 3,5 miljard Grote Piramides van Gizeh, aan brandstof verbruikt [1].

Deze nieuwe micronovae stellen de bestaande ideeën over sterexplosies op de proef en zouden wel eens talrijker kunnen zijn dan tot nu toe werd gedacht. ‘Het laat maar weer eens zien hoe dynamisch het heelal is. Deze gebeurtenissen kunnen heel gewoon zijn, maar omdat ze zo kort duren, laten ze zich maar moeilijk op heterdaad betrappen’, legt Scaringi uit.

Het team stuitte voor het eerst op deze mysterieuze micro-explosies bij het analyseren van gegevens van NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). ‘Bij het doorspitten van gegevens die door TESS waren verzameld, ontdekten we iets ongewoons: een heldere lichtflits die een paar uur aanhield. En toen we verder zochten, vonden we meer van dit soort signalen,’ zegt Degenaar.

Het team nam drie micronovae waar met TESS: twee waren van bekende witte dwergen, maar de derde vereiste verdere waarnemingen met het X-shooter-instrument van ESO’s VLT om zijn status als witte dwerg te bevestigen.

‘Met behulp van ESO’s Very Large Telescope hebben we ontdekt dat al deze optische flitsen door witte dwergen werden geproduceerd,’ zegt Degenaar. ‘Deze waarneming was cruciaal voor het interpreteren van ons resultaat en voor de ontdekking van micronovae,’ voegt Scaringi daaraan toe.

Door de ontdekking van de micronovae is het repertoire aan mogelijke sterexplosies toegenomen. Het team wil nu meer van deze ongrijpbare gebeurtenissen vastleggen, en daarvoor zijn langlopende surveys en snelle vervolgmetingen nodig. ‘Snelle respons van telescopen zoals de VLT of ESO’s New Technology Telescope en hun diverse meetinstrumenten zullen ons in staat stellen om deze mysterieuze micronovae verder te ontrafelen,’ concludeert Scaringi.

Noten

[1] Een biljoen is gelijk aan een miljoen maal een miljoen oftewel een 1 gevolgd door twaalf nullen (1.000.000.000.000). Het gewicht van de Grote Piramide van Gizeh bedraagt ongeveer 5.900.000.000 kilogram.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in twee publicaties. De eerste is het artikel "Localised thermonuclear bursts from accreting magnetic white dwarfs" (doi: 10.1038/s41586-022-04495-6) dat verschijnt in Nature. De tweede is een zogeheten follow-up letter met de titel "Triggering micronovae through magnetically confined accretion flows in accreting white dwarfs". Die is geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Het onderzoeksteam bestaat uit S. Scaringi (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, VK [CEA]), P.J. Groot (Vakgroep Astrofysica, Radboud Universiteit, Nijmegen [IMAPP] en South African Astronomical Observatory, Kaapstad, Zuid-Afrika [SAAO] en Department of Astronomy, University van Kaapstad, Zuid-Afrika [Cape Town]), C. Knigge (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, Southampton, VK [Southampton]), A.J. Bird (Southampton), E. Breedt (Institute of Astronomy, University of Cambridge, VK), D.A.H. Buckley (SAAO, Kaapstad, Department of Physics, University of the Free State, Bloemfontein, Zuid-Afrika), Y. Cavecchi (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico), N.D. Degenaar (Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde, Universiteit van Amsterdam), D. de Martino (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napels, Italië), C. Done (CEA), M. Fratta (CEA), K. Iłkiewicz (CEA), E. Koerding (IMAPP), J.-P. Lasota (Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences, Warschau, Polen en Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS et Sorbonne Universités, Parijs, Frankrijk), C. Littlefield (Department of Physics, University of Notre Dame, VS and Department of Astronomy, University of Washington, Seattle, VS [UW]), C.F. Manara (European Southern Observatory, Garching, Duitsland [ESO]), M. O’Brien (CEA), P. Szkody (UW), F. X. Timmes (School of Earth and Space Exploration, Arizona State University, Arizona, VS; Joint Institute for Nuclear Astrophysics – Center for the Evolution of the Elements, VS).

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) stelt wetenschappers van over de hele wereld in staat om de geheimen van het heelal te ontdekken, ten bate van iedereen. Wij ontwerpen, bouwen en exploiteren observatoria van wereldklasse die door astronomen worden gebruikt om spannende vragen te beantwoorden en de fascinatie voor astronomie te verspreiden, en bevorderen internationale samenwerking op het gebied van de astronomie. ESO, in 1962 opgericht als intergouvernementele organisatie, wordt inmiddels gedragen door 16 lidstaten (België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland) en door het gastland Chili, met Australië als strategische partner. Het hoofdkwartier van de ESO en haar bezoekerscentrum en planetarium, de ESO Supernova, zijn gevestigd nabij München in Duitsland, maar onze telescopen staan opgesteld in de Chileense Atacama-woestijn – een prachtige plek met unieke omstandigheden voor het doen van hemelwaarnemingen. ESO exploiteert drie waarnemingslocaties: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s  Very Large Telescope en Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen: VISTA voor infrarood en de VST voor zichtbaar licht. Op Paranal zal de ESO ook de Cherenkov Telescope Array South huisvesten en exploiteren – ’s werelds grootste en gevoeligste observatorium van gammastraling. Samen met internationale partners beheert ESO APEX en ALMA op Chajnantor, twee faciliteiten die de hemel waarnemen in het millimeter- en submillimetergebied. Op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwen wij ‘het grootste oog ter wereld’  – ESO’s Extremely Large Telescope. Vanuit onze kantoren in Santiago, Chili, ondersteunen wij onze activiteiten in het gastland en werken wij samen met Chileense partners en de Chileense samenleving. 

Links

• Onderzoeksartikel in Nature
• Follow-up-artikel in MNRAS
• Foto’s van de VLT
• Voor journalisten: abonneer je op persberichten in je eigen taal
• Voor wetenschappers: heb je een verhaal? Promoot je onderzoek

Contact

Simone Scaringi
Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University
Durham, UK
Tel: +44 191-3345067
E-mail: simone.scaringi@durham.ac.uk

Nathalie Degenaar
Anton Pannekoek Institute, University of Amsterdam
Amsterdam, The Netherlands
Tel: +31 20 525 3994
E-mail: degenaar@uva.nl

Paul Groot
Department of Astrophysics, Radboud University
Nijmegen, The Netherlands
E-mail: pgroot@astro.ru.nl

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobiel: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media