Astronomen hebben de meest verre supernova ontdekt die ooit is waargenomen, afkomstig van een ster die explodeerde vlak nadat het universum uit zijn aanvankelijke duisternis tevoorschijn kwam. Deze ontdekking, mogelijk gemaakt door de James Webb Space Telescope (JWST), biedt ongekend inzicht in de geboorte en dood van de eerste sterren van het universum – massieve, oorspronkelijke zonnen die aanzienlijk verschilden van de zonnen die vandaag de dag worden aangetroffen.
De uitdaging van het bestuderen van vroege supernova’s
Supernovae, de cataclysmische explosies van stervende sterren, behoren tot de helderste gebeurtenissen in de kosmos. Het duurt echter miljarden jaren voordat het licht van deze gebeurtenissen in het vroege heelal de aarde bereikt, waardoor het over zulke enorme afstanden steeds zwakker wordt. De meeste supernova’s zijn op zulke extreme afstanden te zwak om waar te nemen, met uitzonderingen zoals Type Ic-supernova’s, die bijzonder heldere gammastraling uitzenden. De meer voorkomende Type II-supernova’s, die het gevolg zijn van het opraken van de brandstof van massieve sterren, zijn doorgaans onzichtbaar op deze diepten.
SN Eos: een doorbraak met zwaartekrachtlens
Onderzoekers onder leiding van David Coulter van de Johns Hopkins Universiteit hebben dit obstakel overwonnen door SN Eos te bestuderen, een Type II-supernova die slechts een miljard jaar na de oerknal bestond. De sleutel tot deze waarneming was zwaartekrachtlensing : de supernova verscheen achter een enorme cluster van sterrenstelsels, waarvan de zwaartekracht het licht met een factor tien vergrootte, waardoor het waarneembaar werd. Deze natuurlijke versterking maakte gedetailleerde spectroscopische analyse mogelijk – de eerste dergelijke bevestiging voor een supernova op deze afstand.
Implicaties voor de samenstelling van het vroege heelal
Uit het spectrum van SN Eos blijkt dat de ontplofte ster extreem lage hoeveelheden zware elementen bevatte – minder dan 10% van wat er in onze zon wordt aangetroffen. Dit bevestigt theoretische modellen die suggereren dat het vroege heelal voornamelijk uit waterstof en helium bestond, omdat zwaardere elementen nog niet door de evolutie van sterren waren gevormd.
‘Dat vertelt ons meteen in wat voor soort sterrenpopulatie [de ster] explodeerde’, zegt Or Graur van de Universiteit van Portsmouth, waarmee hij het belang van dit compositorische bewijs benadrukt.
Het tijdperk van reïonisatie en kosmische transparantie
SN Eos bestond slechts een paar honderd miljoen jaar na het tijdperk van reïonisatie. Dit was een cruciaal moment toen het licht van de eerste sterren neutraal waterstofgas ioniseerde, waardoor een ondoorzichtig universum veranderde in een universum dat transparant was voor straling. Dit maakt SN Eos in feite de verste supernova die we kunnen hopen waar te nemen, wat een bijna limiet vertegenwoordigt in ons vermogen om de vroege kosmos rechtstreeks te bestuderen.
Waarom dit belangrijk is
Het bestuderen van individuele sterren in het vroege heelal is ongelooflijk zeldzaam. Meestal leiden astronomen de eigenschappen van vroege sterrenstelsels af uit het collectieve licht van veel sterren. SN Eos biedt een unieke kans om een enkele ster op deze afstanden te onderzoeken, waaruit blijkt dat sterren in het vroege heelal fundamenteel verschilden van die in onze lokale kosmos. Deze doorbraak helpt bij het verfijnen van ons begrip van sterpopulaties, de snelheid van stervorming en de omstandigheden die kort na de geboorte van het universum heersten.
Deze waarneming markeert een nieuw tijdperk in de supernova-astronomie. Door dieper in het verleden van het universum te kijken, kunnen we de omstandigheden reconstrueren die de eerste sterren vormden en uiteindelijk de kosmos die we vandaag waarnemen.
