Supernovae, de doodsflitsen van zeer zware sterren, laten zich immers totaal niet nauwkeurig voorspellen. De meest bekende supernova 'in de maak' is Betelgeuze. Deze oranje reuzenster in het sterrenbeeld Orion staat letterlijk op springen, maar wanneer dat gebeurt is de vraag. Ergens tussen nu en een miljoen jaar is de huidige schatting.
- 11337betelgeuse 2624 keer bekeken
Dan zal Betelgeuze gedurende enkele maanden helderder zijn dan de volle maan, ondanks de enorme afstand van 600 lichtjaar. Het is dus helemaal niet mogelijk het tijdstip van zo'n cataclysmisch gebeuren nauwkeurig vast te stellen,.
De enorme lichtsterkte van een supernova houdt echter in dat ze op zeer grote afstand waargenomen kan worden, en gedurende de lange reis van het licht kunnen er zich omstandigheden voordoen die het mogelijk maken een supernova 'in de herhaling' op een jaar nauwkeurig te voorspellen. Dat zit als volgt:
- refsdal2 2624 keer bekeken
Bron: Nasa/Hubble. Klik voor grote afbeelding.
In november 2014 werd in een Hubble opname van het sterrenstelselcluster MACS J1149.6+2223 een Einsteinkruis waargenomen. Vier stippen rond een zwaar sterrenstelsel, het cluster bevat veel van deze zware stelsels. De vier stippen bleken verschillende afbeeldingen te zijn van dezelfde supernova. Hij is Refsdal genoemd, naar Sjur Refsdal die in 1964 als eerste voorstelde gravitatielenzen te gebruiken om supernovae en de expansie van het heelal te bestuderen. En vorig jaar is dan eindelijk en voor het eerst zo'n tot een Einsteinkruis vervormde supernova waargenomen. De supernova zelf bevindt zich in de spiraalarmen van een sterrenstelsel op 9,3 miljard jaar afstand. Het lichtpad door de ruimtetijd is verbogen door de massa van een voorgrondsterrenstelsel dat op een afstand van 5 miljard lichtjaar staat. De algemene relativiteitstheorie voorspelt deze verbuigingen, massa dicteert immers hoe de ruimtetijd zich kromt en ook het licht heeft die kromming maar te volgen. Meer informatie over het ontstaan van een Einsteinkruis in dit topic.
- Einsteinkruis 2619 keer bekeken
- refsdal6 2622 keer bekeken
De vier punten van het Einsteinkruis vallen nu samen.
Bron: Sharon et al.
In februari dit jaar plaatsten de kosmologe Keren Sharon en haar collega's een paper op de pre-publicatiesite Arxiv met detailwaarnemingen aan het cluster. Ze hebben aan de hand van de gemeten vervormingen van de beelden van sterrenstelsels een model gemaakt van de massaverdeling binnen het cluster en zo onder meer bepaald wat de juiste vorm van het sterrenstelsel op de achtergrond moet zijn zonder de door het zware stelsel op de voorgrond veroorzaakte vervormingen. Zo bepaalden ze dat de supernova zich in een van de armen in de buitengebieden van het achtergrondstelsel moest bevinden.
Nadere analyse van de opname en de massaverdeling van meerdere zware stelsels in het cluster op de voorgrond bracht aan het licht, dat het sterrenstelsel waarin de supernova optrad ten minste drie keer op verschillende plaatsen in de Hubble opname zichtbaar is:
- ssc2012-12a1 2622 keer bekeken
- heic1505d 2622 keer bekeken
De lichtpaden van het achterliggende stelsel omgebogen door drie massaconcentraties in het cluster. Bron: Nasa. Klik voor grote afbeelding.
De lichtpaden van de drie afbeeldingen hebben verschillende lengten, en dus verschilt het aankomsttijdstip van het licht van de supernova. Door dit effect kan een supernova dus meerdere keren gezien worden.
- refsdal5 2620 keer bekeken
Verder de voorspelling van de locaties (de andere zwarte sterren) waar de supernova later te zien zou moeten zijn.
Bron: Sharon et al. Klik voor grote afbeelding.
De wetenschappers berekenden niet alleen de plaats waarop de supernova te zien zou zijn, maar ook het aankomsttijdstip. Berekeningen van de wetenschappers o.l.v. Sharon, maar ook die van andere kosmologen kwamen uit op een tweede verschijning ergens begin 2016:
Sharon:
We then present the model predictions for the other appearances of SN "Refsdal." A future image will reach its peak in the first half of 2016... The future image should be approximately one third as bright as the brightest known image... We will find out soon whether our predictions are correct.
Supernova Refsdal represents a rare opportunity to make a true blind test of model predictions in extragalactic astronomy, on a time scale that is short compared to a human lifetime.
Lo and behold!
Op 10 december maakte Hubble een nieuwe opname van het cluster en vrijwel op de voorspelde plaats, binnen de voorspelde tijdsmarge en met de voorspelde helderheid is inderdaad supernova Refsdal 'op bestelling' verschenen! Het is maar een miezerig stipje, maar een eclatant succes voor de wetenschappers.
- Supernova voorspelling en meting 2619 keer bekeken
Klik voor grote afbeelding.
En niet alleen blijken de berekeningen te kloppen, ook het onderliggende ΛCDM model (klik) van het heelal met een verdeling van 4% zichtbare, 26% donkere materie en 70% donkere energie dat mede aan de basis van de berekeningen ligt blijkt vooralsnog correct te werken. De verwachting is dat dit soort waarnemingen ons ook meer inzicht kunnen geven in de feitelijke expansiesnelheid van het heelal op diverse afstanden.
Wetenschappelijk paper: Link naar ander wetenschappelijk paper: klik
