Mysterieus ritme van 32 dagen ontdekt in nagloed van superheldere supernova
Een ster die ontploft, laat normaal gesproken een lichtcurve zien die langzaam en gelijkmatig uitdooft. Maar bij supernova SN 2018bsz zagen astronomen iets vreemds: het licht van deze extreem heldere sterexplosie golft op een vast ritme. Elke 31,6 dagen keert een klein signaal terug, als een hartslag die maandenlang bijna precies gelijk blijft tikken.
SN 2018bsz is een zogeheten superluminous supernova (SLSN), een type sterexplosie dat veel meer licht uitstraalt dan een gewone supernova. Deze specifieke explosie bevindt zich op een afstand die overeenkomt met een roodverschuiving van 0,0267. Roodverschuiving is een maat voor hoe ver licht van een object is uitgerekt tijdens zijn reis door het uitdijende heelal, en hoe groter dat getal, hoe verder en ouder het licht is dat wij nu zien. Deze supernova staat relatief dichtbij in astronomische termen, wat het mogelijk maakte om hem heel gedetailleerd te volgen.
Tien kleurbanden, één terugkerend patroon
Een onderzoeksteam bestudeerde ruim honderd dagen aan waarnemingen na de piek van de explosie, gemaakt met de ruimtetelescoop Swift/UVOT en de grondtelescoop GROND. Ze keken naar tien verschillende kleurbanden, van ultraviolet tot bijna-infrarood licht. Nadat ze de normale, gladde afname van het licht wiskundig hadden weggehaald, bleef er in bijna elke kleurband een terugkerend golfpatroon over.
De sterkste signalen, gevonden in vijf van de tien kleurbanden, gaven periodes tussen 31,5 en 31,8 dagen. Door alle banden samen te analyseren, kwam het team uit op een periode van 31,61 dagen, met een foutmarge van slechts 0,03 dag. Dat is opvallend nauwkeurig. Het patroon was over ongeveer drie herhalingen te volgen, en wordt daarom "quasi-periodiek" genoemd: regelmatig, maar nog niet lang genoeg gevolgd om het als een volledig bevestigde, eeuwig terugkerende cyclus te bestempelen.
De onderzoekers controleerden of het signaal misschien door iets anders werd veroorzaakt, zoals fouten in de telescoop of invloed van de maanstand op de waarnemingen. Die verklaringen vielen af. Het signaal lijkt dus echt afkomstig van de supernova zelf.
Wat kan dit veroorzaken?
Er zijn een paar mogelijke verklaringen, maar geen ervan is zeker. Eén optie is een proces dat Lense-Thirring precessie heet: een soort tolbeweging van materiaal rond een compact object zoals een zwart gat of neutronenster, veroorzaakt door de draaiing van dat object zelf. Een andere mogelijkheid is dat de explosie tegen structuren in gas en stof botst die al vóór de explosie rond de ster lagen. Ook zou een overlevende begeleidende ster in een baan om het overblijfsel invloed kunnen hebben.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is de waarneming van één supernova door één onderzoeksteam. De precieze oorzaak van het 32-dagen-signaal is niet vastgesteld, de onderzoekers noemen alleen mogelijke verklaringen. Het patroon is ook pas over drie cycli gevolgd, dus het is nog niet zeker of het ritme op de lange termijn stabiel blijft. Er is meer onderzoek en bevestiging bij andere supernova's nodig voordat je hier stevige conclusies aan kunt verbinden.
Toch is deze ontdekking bijzonder. Zo'n duidelijk, maandenlang zichtbaar en over meerdere kleuren consistent ritme is zelden waargenomen in een superheldere supernova. Als toekomstig onderzoek de oorzaak kan achterhalen, leert dat astronomen meer over wat er precies gebeurt in de kern van deze extreme sterexplosies, en misschien ook over zwarte gaten of dubbelstersystemen die daarbij een rol spelen.