Heelal bevat meer calcium dan werd aangenomen
Het heelal bevat anderhalf keer zoveel calcium dan aanvankelijk door sterrenkundigen werd aangenomen. Dat concludeert astronoom Jelle de Plaa van het Nederlands ruimteonderzoekinstituut SRON op basis van waarnemingen met ESA’s ruimtetelescoop XMM-Newton.
De waarnemingen met XMM-Newton brachten De Plaa tot nieuwe inzichten over de ontstaansgeschiedenis van de elementaire bouwstenen van de kosmos. Supernova-explosies spelen daarin een cruciale rol. Het onderzoek van de Plaa en zijn collega's wordt binnenkort gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Astronomy & Astrophysics.
Het ijzer in ons bloed, de zuurstof die we inademen, het calcium in onze botten; alle atomen waaruit onze wereld is opgebouwd zijn geproduceerd in het binnenste van sterren. Gigantische supernova-explosies blazen deze elementen het heelal in, waar ze mogelijk weer als bouwstenen dienen voor nieuwe sterren en planeten en zelfs voor leven. Hoe die elementen precies ontstaan, hoe ze verdeeld zijn over het heelal en waarom dat zo is, dat zijn nog altijd vragen waar sterrenkundigen mee worstelen.
Veel antwoorden zijn volgens Jelle de Plaa te vinden in ver weg gelegen clusters van melkwegstelsels: ‘Clusters zijn in veel opzichten de grote steden van ons heelal. Ze bestaan uit honderden melkwegstelsels, die op hun beurt weer miljarden sterren bevatten.’ De melkwegstelsels zijn ingebed in een enorme wolk heet gas die als een soort smog in het cluster hangt. Door hun gigantische omvang zit een aanzienlijk deel van alle materie in het heelal in die clusters. Supernova’s, ontploffende sterren, hebben het gas in de afgelopen tien miljard jaar verrijkt met zwaardere elementen, zoals zuurstof, silicium en ijzer.
Jelle de Plaa deed zijn waarnemingen met behulp van XMM-Newton, waarvoor het SRON Netherlands Institute for Space Research één van de wetenschappelijke instrumenten bouwde. In 22 clusters bepaalde hij de hoeveelheden van de elementen zuurstof, neon, silicium, zwavel, argon, calcium, ijzer en nikkel. In totaal zag De Plaa daarmee de 'uitlaatgassen' van ruwweg honderd miljard supernova's. Toen hij de hoeveelheden in het cluster met theoretische modellen voor supernova's vergeleek, bleek de hoeveelheid calcium niet overeen te komen. In de clusters zat gemiddeld anderhalf keer meer calcium dan werd aangenomen.
Doodsdans
Uit het onderzoek van De Plaa bleek ook dat veel supernova’s in clusters het gevolg zijn van een macabere doodsdans tussen twee om elkaar heen draaiende sterren. Een kleine compacte zogenaamde witte dwerg zuigt zijn grote onfortuinlijke begeleider leeg. Als de materie die op de witte dwerg is gestort een bepaalde druk heeft bereikt volgt een explosie, een supernova. ‘De helft van de supernova’s die in clusters zijn ontploft blijkt op deze manier tot stand te zijn gekomen. Vergeleken met ons eigen melkwegstelsel, waar dit maar in vijftien procent van de gevallen voorkomt, is dat best veel’, vertelt de jonge onderzoeker.
De Plaa denkt dat de waarnemingen van clusters waardevol zullen zijn voor het onderzoek naar supernova's. ‘Tot nu toe hebben de supernovaonderzoekers in hun modellen een beetje moeten raden hoe zo'n ontploffing in z'n werk gaat. Omdat we de resten van honderd miljard supernova's tegelijk meten, zijn onze resultaten een veel nauwkeuriger gemiddelde. Daarmee kunnen de supernovaonderzoekers veel beter bepalen hoe de witte dwergen ontploffen.’
