Supernova 1006

57
DE SUPERNOVA VAN 1006 DE SUPERNOVA VAN 1006 De helderste supernova De helderste supernova C. de Jager C. de Jager

description

De helderste supernova tot dusver gezien

Transcript of Supernova 1006

Page 1: Supernova 1006

DE SUPERNOVA VAN 1006DE SUPERNOVA VAN 1006

De helderste supernova De helderste supernova

C. de JagerC. de Jager

Page 2: Supernova 1006

Vooral Chinese Vooral Chinese waarnemingenwaarnemingen

• Heldere ster verscheen begin mei Heldere ster verscheen begin mei 10061006

• Zó helder dat hij de nacht verlichtteZó helder dat hij de nacht verlichtte

• Was ca. drie jaren zichtbaarWas ca. drie jaren zichtbaar

• Ook waarnemingen uit Japan; Egypte, Ook waarnemingen uit Japan; Egypte, Zwitserland; dat laatste opmerkelijk Zwitserland; dat laatste opmerkelijk omdat de ster daar vlak boven de omdat de ster daar vlak boven de horizon stond horizon stond

Page 3: Supernova 1006

Meestal wordt zoiets een Meestal wordt zoiets een gastster genoemd gastster genoemd

• GastGast

• SterSter

• helderhelder

Page 4: Supernova 1006

Maar hier was het Maar hier was het ‘grote ster ‘grote ster van helder gele kleur’van helder gele kleur’

• Verscheen 1 mei (Chinees); heldere Verscheen 1 mei (Chinees); heldere ster die in helderheid toenamster die in helderheid toenam

• Ook in Japan wordt 1 mei genoemdOok in Japan wordt 1 mei genoemd

• Drie Arabische teksten: 2 of 3 meiDrie Arabische teksten: 2 of 3 mei

• China was twee jaar eerder bedreigd China was twee jaar eerder bedreigd door invallende legersdoor invallende legers

• De hofastroloog voorspelde betere De hofastroloog voorspelde betere tijden en werd prompt bevorderd! tijden en werd prompt bevorderd!

• Hiernaast: deel ontdekkingsverhaal, Hiernaast: deel ontdekkingsverhaal, gekopieerd uit een later geschrift gekopieerd uit een later geschrift

Page 5: Supernova 1006

Locatie: tussen Kulou en Locatie: tussen Kulou en Qiguan; ten zuiden van Di.Qiguan; ten zuiden van Di.

Page 6: Supernova 1006

De plaats op een moderne De plaats op een moderne kaartkaart G327.6+14.6; op de grens van G327.6+14.6; op de grens van Centaurus en LupusCentaurus en Lupus

Page 7: Supernova 1006

Extreem helder object Extreem helder object

• Geschatte grootste helderheid was Geschatte grootste helderheid was ca. – 9 magnituden ca. – 9 magnituden (Stephenson)(Stephenson)

• En in elk geval minstens – 7,5 magEn in elk geval minstens – 7,5 mag

• Meest waarschijnlijke waarde: – 8,5 Meest waarschijnlijke waarde: – 8,5 magmag

• Dit is ca. 300 maal zo helder als Dit is ca. 300 maal zo helder als Venus op maximale helderheidVenus op maximale helderheid

Page 8: Supernova 1006

De resten nog steeds te De resten nog steeds te zienzien• Een lichtend schijfje zo groot als de volle maanEen lichtend schijfje zo groot als de volle maan

• Expandeert met snelheid van 2600 Expandeert met snelheid van 2600 km/seconde km/seconde

• Dis is de radio-, röntgen- en gamma-bron Dis is de radio-, röntgen- en gamma-bron G327.6+14.6G327.6+14.6

• Afstand is 7200 lichtjaren; dus middellijn is 60 Afstand is 7200 lichtjaren; dus middellijn is 60 lichtjarenlichtjaren

• Uitzenden van radio-, röntgen- en gamma-Uitzenden van radio-, röntgen- en gamma-straling betekent dat de bron zeer heet isstraling betekent dat de bron zeer heet is

Page 9: Supernova 1006

Het cirkeltje tussen Lupus en Het cirkeltje tussen Lupus en CentaurusCentaurus

Page 10: Supernova 1006

De bron is ca. 1000 jaar oud De bron is ca. 1000 jaar oud (volgt uit expansiesnelheid en omvang)(volgt uit expansiesnelheid en omvang)

Page 11: Supernova 1006

Onderdeel van de wolk: Onderdeel van de wolk: gassliert wijst op schokgolf – gassliert wijst op schokgolf – snelle expansie snelle expansie

Page 12: Supernova 1006

Twee soorten supernovaeTwee soorten supernovae

Type Ia (en b, c,..) – witte dwerg in Type Ia (en b, c,..) – witte dwerg in dubbelster dubbelster

Type II – eindfase van zeer zware Type II – eindfase van zeer zware ster ster

Page 13: Supernova 1006

Enkele galactische Enkele galactische supernovaesupernovae

• 1006 magnitude – 9 type Ia1006 magnitude – 9 type Ia

• 1054 – 6 type II (Stier) 1054 – 6 type II (Stier)

• 1572 – 4 Ia (T. Brahe)1572 – 4 Ia (T. Brahe)

• 1604 – 3 Ia (Kepler)1604 – 3 Ia (Kepler)

• 1680 (?)1680 (?) + 5 (?) ? (Cas) + 5 (?) ? (Cas)

Page 14: Supernova 1006

Type II supernovaeType II supernovae

Zeer zware sterren aan het Zeer zware sterren aan het eind van hun leveneind van hun leven

Page 15: Supernova 1006

Een type II rest: Krabnevel - Een type II rest: Krabnevel - 10541054

Page 16: Supernova 1006

Krabnevel in monochromatisch Krabnevel in monochromatisch lichtlicht

Page 17: Supernova 1006

De Krabnevel – nog steeds De Krabnevel – nog steeds actiefactief

• Afstand 6500 lichtjarenAfstand 6500 lichtjaren• In het centrum een neutronenster – roteert In het centrum een neutronenster – roteert

om as, 30 maal per secondeom as, 30 maal per seconde• Januari 2011: langdurige toename Januari 2011: langdurige toename

energierijke straling (gamma straling; 100 energierijke straling (gamma straling; 100 miljoen eV) miljoen eV)

• Sinds 2009: aantal uitbarstingen van gamma Sinds 2009: aantal uitbarstingen van gamma stralingstraling

• 12 en 16 april 2011: de grootste uitbarstingen 12 en 16 april 2011: de grootste uitbarstingen – 30 maal sterker dan ooit eerder gemeten – 30 maal sterker dan ooit eerder gemeten

Page 18: Supernova 1006

Het type II mechanismeHet type II mechanisme

Hoe en waarom explodeert Hoe en waarom explodeert een zware ster aan het eind een zware ster aan het eind

van haar levenvan haar leven

Page 19: Supernova 1006

Sterren branden op Sterren branden op kernenergiekernenergie• Het heelal bestaat uit ca. 90% waterstof (H) ca. 10% Het heelal bestaat uit ca. 90% waterstof (H) ca. 10%

helium (He) en ca. 1% zwaardere elementenhelium (He) en ca. 1% zwaardere elementen• In de meeste sterren: In de meeste sterren: kernfusiekernfusie - H wordt langzaam - H wordt langzaam

omgezet in Heomgezet in He• Als alle H in He is omgezet, sterven lichte sterren Als alle H in He is omgezet, sterven lichte sterren

(zoals de zon); de ster stort ineen tot witte dwerg(zoals de zon); de ster stort ineen tot witte dwerg• In zwaardere sterren wordt de temperatuur in het In zwaardere sterren wordt de temperatuur in het

centrum zo hoog dat He kan fuseren tot zwaardere centrum zo hoog dat He kan fuseren tot zwaardere elementen (zoals koolstof, C; zuurstof, O; stikstof, N). elementen (zoals koolstof, C; zuurstof, O; stikstof, N).

• En zo voort! We tonen de evolutie van de kern van En zo voort! We tonen de evolutie van de kern van een ster die meer dan 10 maal zwaarder is dan de een ster die meer dan 10 maal zwaarder is dan de zon zon

Page 20: Supernova 1006

Op weg naar het einde – stap 1 Op weg naar het einde – stap 1

In het binnenste wordt He omgezet, vooral in C en OIn het binnenste wordt He omgezet, vooral in C en O

Page 21: Supernova 1006

Het spel van contractie en Het spel van contractie en verdere kernfusie verdere kernfusie

• Als alle helium is omgezet in C en O staakt Als alle helium is omgezet in C en O staakt het fusieproceshet fusieproces

• De kern straalt niet meer en er is dus niet De kern straalt niet meer en er is dus niet voldoende stralingsdruk om de voldoende stralingsdruk om de buitenlagen te dragenbuitenlagen te dragen

• Dan krimpt de kern: hij stort ineen Dan krimpt de kern: hij stort ineen

• Daardoor stijgt de temperatuur verder, tot Daardoor stijgt de temperatuur verder, tot kernfusie tot zwaardere deeltjes kan kernfusie tot zwaardere deeltjes kan beginnen beginnen

Page 22: Supernova 1006

Op weg naar het einde – stap 2 Op weg naar het einde – stap 2

De kern comprimeert opnieuw en wordt De kern comprimeert opnieuw en wordt heter; de temperatuur in de kern is nu een heter; de temperatuur in de kern is nu een miljard gradenmiljard graden

Page 23: Supernova 1006

Op weg naar het einde – stap 3 Op weg naar het einde – stap 3

De kern comprimeert verder en wordt nog De kern comprimeert verder en wordt nog heterheter

Page 24: Supernova 1006

Op weg naar het einde – stap 4 Op weg naar het einde – stap 4

Verdere kompressie en verhitting van de Verdere kompressie en verhitting van de kernkern

Page 25: Supernova 1006

Op weg naar het einde – stap 5 Op weg naar het einde – stap 5

IJzer (Fe) is het zwaarste element dat door fusie kan ontstaan. IJzer (Fe) is het zwaarste element dat door fusie kan ontstaan. De kern stort nu definitief ineen. Kern wordt neutronenbol De kern stort nu definitief ineen. Kern wordt neutronenbol

Page 26: Supernova 1006

De ijzerkern stort ineen en De ijzerkern stort ineen en wordt een neutronenster of wordt een neutronenster of zwart gatzwart gat

Page 27: Supernova 1006

De energie die bij ineenstorten vrijkomt leidt De energie die bij ineenstorten vrijkomt leidt tot een explosie van de buitenlagen; over tot een explosie van de buitenlagen; over blijft een neutronenster (of zwart gat) en blijft een neutronenster (of zwart gat) en

wegvliegend gaswegvliegend gas

Page 28: Supernova 1006

Terug naar Type IaTerug naar Type Ia

1006, Tycho, Kepler …enz1006, Tycho, Kepler …enz

Page 29: Supernova 1006

Type Ia supernovae Type Ia supernovae

• Zo’n supernova is aanvankelijk een dubbelster Zo’n supernova is aanvankelijk een dubbelster bestaande uit reuzenster en witte dwergbestaande uit reuzenster en witte dwerg

• De reuzenster zwelt op aan eind van haar bestaanDe reuzenster zwelt op aan eind van haar bestaan• Ten slotte stroomt massa naar de witte dwergTen slotte stroomt massa naar de witte dwerg• Maar die kan niet meer massa hebben dan 1,4 maal Maar die kan niet meer massa hebben dan 1,4 maal

de zonsmassade zonsmassa• Als die grens overschreden wordt dan implodeert de Als die grens overschreden wordt dan implodeert de

witte dwerg; vrijkomende energie wordt uitgestraaldwitte dwerg; vrijkomende energie wordt uitgestraald• Supernovae van type Ia zijn de helderste supernovaeSupernovae van type Ia zijn de helderste supernovae• Worden geïdentificeerd op grond van spectrum (geen Worden geïdentificeerd op grond van spectrum (geen

waterstof)waterstof)

Page 30: Supernova 1006

Het scenario in beeldHet scenario in beeld

Page 31: Supernova 1006

Kepler’s supernovarest – 1604; Kepler’s supernovarest – 1604; ook een Type Iaook een Type Ia

Page 32: Supernova 1006

Tycho’s supernova (1572)Tycho’s supernova (1572)

• Ontdekt door W. Schuler (6 nov. 1572) Ontdekt door W. Schuler (6 nov. 1572) en opnieuw door Tycho Brahe (11 en opnieuw door Tycho Brahe (11 nov.) nov.)

• Helderder dan alle sterren en planeten Helderder dan alle sterren en planeten (ca. – 4) (ca. – 4)

• Twee weken lang overdag te zienTwee weken lang overdag te zien

• Werd 16 maanden lang waargenomen Werd 16 maanden lang waargenomen

• Type Ia (exploderende witte dwerg)Type Ia (exploderende witte dwerg)

Page 33: Supernova 1006

De rest van Tycho Brahe’s De rest van Tycho Brahe’s stersterAfstand 7500 lj; op grens Cepheus–Cass; expandeert; 10 000 Afstand 7500 lj; op grens Cepheus–Cass; expandeert; 10 000

km/seckm/sec

Page 34: Supernova 1006

Hoe wordt het type Hoe wordt het type herkend? Verschillen in de herkend? Verschillen in de

spectra spectra

Type Ia: geen waterstof, wel Type Ia: geen waterstof, wel de zwaardere elementende zwaardere elementen

Type II: waterstof, helium , Type II: waterstof, helium , enz.enz.

Page 35: Supernova 1006

Typische lichtkrommen tonen ook de Typische lichtkrommen tonen ook de grote helderheid. grote helderheid. (Vgl. de zon heeft abs. (Vgl. de zon heeft abs. magn. +5)magn. +5)

Page 36: Supernova 1006

Type Ia supernovae zijn Type Ia supernovae zijn het heldersthet helderst

Ze stralen alle vrijwel even sterk. Ze stralen alle vrijwel even sterk. Dat komt door het mechanisme Dat komt door het mechanisme (witte dwerg die meer massa (witte dwerg die meer massa krijgt dan 1,4 zonsmassa’s) krijgt dan 1,4 zonsmassa’s)

Page 37: Supernova 1006

Neutrino’s bij de explosieNeutrino’s bij de explosie

Bij het ineenstorten van de Bij het ineenstorten van de sterkern worden neutrino’s sterkern worden neutrino’s

uitgestraald uitgestraald

Page 38: Supernova 1006

Elektronen en protonen Elektronen en protonen smelten samen bij het smelten samen bij het ineenstortenineenstorten• Elektronen hebben een negatieve lading Elektronen hebben een negatieve lading

• Protonen hebben een even grote positieve Protonen hebben een even grote positieve ladinglading

• Bij het samensmelten van een elektron en Bij het samensmelten van een elektron en een proton ontstaan een neutron. Dit heeft een proton ontstaan een neutron. Dit heeft dus geen lading.dus geen lading.

• Daarbij ontstaat ook een neutrino: zeer Daarbij ontstaat ook een neutrino: zeer klein deeltje zonder lading (en zonder klein deeltje zonder lading (en zonder massa?) massa?)

Page 39: Supernova 1006

Neutrino’s vliegen overal Neutrino’s vliegen overal doorheendoorheen

• Door een vierkante centimeter die Door een vierkante centimeter die loodrecht staat op de richting naar de loodrecht staat op de richting naar de zon vliegen per seconde ca. 100 miljard zon vliegen per seconde ca. 100 miljard neutrino’s neutrino’s

• Ze vliegen ook dwars door de aarde heenZe vliegen ook dwars door de aarde heen• Ze treden nauwelijks in wisselwerking Ze treden nauwelijks in wisselwerking

met de materie waar ze doorheen met de materie waar ze doorheen vliegen en kunnen daarom moeilijk vliegen en kunnen daarom moeilijk worden ontdekt worden ontdekt

Page 40: Supernova 1006

Eenmaal toch ontdekt!Eenmaal toch ontdekt!

• Op 24 februari 1987 ontvlamde een Op 24 februari 1987 ontvlamde een supernova in de Grote Magellaanse Wolk supernova in de Grote Magellaanse Wolk (afstand 168 000 lichtjaren)(afstand 168 000 lichtjaren)

• Drie uren vóórDrie uren vóór de lichtflits werden 24 de lichtflits werden 24 neutrino’s op aarde gevangen in drie neutrino’s op aarde gevangen in drie verschillende laboratoria en in een verschillende laboratoria en in een tijdsbestek dat slechts 13 seconden duurde tijdsbestek dat slechts 13 seconden duurde

• Dit was dus het moment van het Dit was dus het moment van het ineenstorten van de sterkernineenstorten van de sterkern

Page 41: Supernova 1006

Supernovae komen niet Supernovae komen niet vaak voor vaak voor

Ca. eenmaal per 50 jaar per Ca. eenmaal per 50 jaar per melkwegstelselmelkwegstelsel

De laatste in ons stelsel was in 1604 of De laatste in ons stelsel was in 1604 of 1680. (Veel zijn wel ongemerkt 1680. (Veel zijn wel ongemerkt

geëxplodeerd)geëxplodeerd)Maar … er zijn heel veel Maar … er zijn heel veel

melkwegstelselsmelkwegstelsels

Page 42: Supernova 1006

En nu: een nog niet En nu: een nog niet geïdentificeerde geïdentificeerde

supernovasupernova

Uiteen vliegende flarden in Uiteen vliegende flarden in het sterrenbeeld Cassiopeiahet sterrenbeeld Cassiopeia

Page 43: Supernova 1006

Eigenaardige lichtflarden in het Eigenaardige lichtflarden in het sterrenbeeld Cassiopeiae sterrenbeeld Cassiopeiae

Page 44: Supernova 1006

Op de plaats van radiobron Cas Op de plaats van radiobron Cas AA

Page 45: Supernova 1006

Sterkste radiobron aan de Sterkste radiobron aan de hemel: hemel: Cas A Cas A

• Afstand: 11000 lichtjarenAfstand: 11000 lichtjaren

• Gaswolk met middellijn van ca. 10 Gaswolk met middellijn van ca. 10 lichtjarenlichtjaren

• Expandeert nog steeds en wel met Expandeert nog steeds en wel met snelheid van 5000 km per secondesnelheid van 5000 km per seconde

• Temperatuur is ca. 50 miljoen gradenTemperatuur is ca. 50 miljoen graden

Page 46: Supernova 1006

Was daar een supernova? Was daar een supernova?

• De radiobron moet omstreeks het jaar De radiobron moet omstreeks het jaar 1700 zijn ontstaan1700 zijn ontstaan

• Dit leidt men af uit de omvang en de Dit leidt men af uit de omvang en de expansiesnelheidexpansiesnelheid

• Maar uit die tijd zijn geen Maar uit die tijd zijn geen waarnemingen bekend van een waarnemingen bekend van een exploderende sterexploderende ster

• Misschien de ster 3 Cas die in 1680 Misschien de ster 3 Cas die in 1680 even zichtbaar was ???even zichtbaar was ???

Page 47: Supernova 1006

Welke zware sterren kunnen Welke zware sterren kunnen ‘spoedig’ een type II ‘spoedig’ een type II supernova worden?supernova worden?

Onderzoek de sterevolutie en Onderzoek de sterevolutie en ga na welke sterren aan het ga na welke sterren aan het einde van hun evolutie zijneinde van hun evolutie zijn

Page 48: Supernova 1006

Hertzsprung-Russell diagram Hertzsprung-Russell diagram geeft overzicht van typen geeft overzicht van typen sterren sterren

Page 49: Supernova 1006

Schematische Schematische evolutiesporenevolutiesporen

Page 50: Supernova 1006

Rechts:Rechts: de ster die later SN1987A zou de ster die later SN1987A zou worden. worden. Links:Links: de supernova op top van de supernova op top van helderheidhelderheid

Page 51: Supernova 1006

Evolutiespoor SN 1987A vóór de Evolutiespoor SN 1987A vóór de explosie; het was dus een type II explosie; het was dus een type II supernovasupernova

Page 52: Supernova 1006

Betelgeuze in Orion – wordt dit Betelgeuze in Orion – wordt dit ‘binnenkort’ een supernova?‘binnenkort’ een supernova?

Page 53: Supernova 1006

Antwoord: vermoedelijk niet; Antwoord: vermoedelijk niet; moet nog naar ‘links’ moet nog naar ‘links’ evoluerenevolueren

Page 54: Supernova 1006

Andere mogelijkheid: Eta Andere mogelijkheid: Eta CarinaCarinahete ster van grote lichkrachthete ster van grote lichkracht

Page 55: Supernova 1006

De Hyperreus HR 8752 in CasDe Hyperreus HR 8752 in Casαα = 22h 56m; = 22h 56m; δδ = +56 = +56oo 40’ 40’

Page 56: Supernova 1006

HR8752 springt over de ‘Gele HR8752 springt over de ‘Gele Leegte’ Leegte’ Het zal nog wel enkele duizenden Het zal nog wel enkele duizenden

jaren durenjaren duren

Page 57: Supernova 1006

Wanneer zien we de Wanneer zien we de volgende; wordt geen tijd? volgende; wordt geen tijd?

De laatst geziene galactische De laatst geziene galactische supernova was in 1604 (of supernova was in 1604 (of

1680)1680)

Deze presentatie kan nagelezen Deze presentatie kan nagelezen worden op worden op www.cdejager.comwww.cdejager.com

/presentaties/presentaties Ga daar naar SN1006Ga daar naar SN1006