Astronomen hebben voor het eerst rechtstreeks de vorming van een magnetar – een neutronenster met een buitengewoon krachtig magnetisch veld – waargenomen tijdens een superlumineuze supernova-explosie. Deze waarneming levert het definitieve bewijs dat deze ongelooflijk heldere, langdurige supernova’s verband houden met de creatie van de meest gemagnetiseerde sterren in het universum.
Het mysterie van superlichtgevende supernova’s
Tientallen jaren lang hebben wetenschappers getheoretiseerd dat magnetars, objecten met magnetische velden die honderden of duizenden keren sterker zijn dan typische neutronensterren, voortkwamen uit superlichte supernova’s. Deze supernova’s kunnen tien keer helderder zijn en veel langer meegaan dan standaard stellaire explosies. Concreet bewijs bleef echter ongrijpbaar… tot nu toe.
“Dit is het definitieve bewijs dat magnetars ontstaan bij het instorten van de kern van superlichtgevende supernova’s”, zegt Alex Filippenko van UC Berkeley. De bevinding bevestigt lang gekoesterde theorieën over hoe deze extreme kosmische gebeurtenissen zich ontvouwen.
Hoe Magnetars worden geboren
De verbinding tussen magnetars en superlumineuze supernova’s hangt af van een specifiek proces. Wanneer een ster met een massa van ongeveer 25 keer de massa van onze zon instort, wordt zijn toch al krachtige magnetische veld intens geconcentreerd. Door deze compressie ontstaat een magnetar met een magnetische veldsterkte die verder gaat dan al het andere dat in het universum bekend is.
Terwijl de kern van de ster krimpt tot een diameter van slechts 20 kilometer, versnelt zijn rotatie dramatisch – net zoals een schaatser zijn armen naar binnen trekt. Sommige pasgeboren neutronensterren draaien met een snelheid van meer dan 700 keer per seconde en zenden stralingsbundels uit als kosmische vuurtorens. Dit noemen we pulsars.
Het rokende pistool: SN 2024afav
Onderzoekers die gegevens analyseerden van de supernova SN 2024afav, gespot in december 2024 en gedurende 200 dagen gevolgd, ontdekten veelbetekenende ‘tjilpen’ in zijn lichtcurve. Deze piepjes, een snelle toename van de frequentie, zijn een directe signatuur van algemene relativistische effecten veroorzaakt door een snel draaiende magnetar.
Het team volgde de supernova, die zich ongeveer een miljard lichtjaar verderop bevond, en merkte op dat deze niet vervaagde zoals verwacht. In plaats daarvan vertoonde het een oscillerende helderheid met vier duidelijke ‘hobbels’, wat erop wijst dat een magnetar materiaal na de eerste explosie weer in zichzelf trekt.
Frame-slepen en algemene relativiteitstheorie
Het wiebelen van een accretieschijf rond de magnetar, veroorzaakt door Einsteins algemene relativiteitstheorie (frame-slepen), verklaart het piepen. De draaiende magnetar sleept ruimte-tijd met zich mee, waardoor de schijf gaat wiebelen en periodiek licht blokkeert of reflecteert, waardoor het waargenomen stroboscoopeffect ontstaat.
“Dit is de eerste keer dat de algemene relativiteitstheorie nodig is om de werking van een supernova te beschrijven”, zegt Joseph Farah van UC Berkeley, hoofdauteur van het onderzoek. De ontdekking toont aan dat de extreme fysica die tijdens deze gebeurtenissen een rol speelt, een volledig begrip van de meest complexe effecten van de zwaartekracht vereist.
Wat dit betekent
De waarneming van SN 2024afav bevestigt dat magnetars niet alleen theoretische constructies zijn, maar echte objecten die voortkomen uit gewelddadige sterfgevallen. Deze doorbraak biedt een krachtig nieuw hulpmiddel voor het bestuderen van extreme natuurkunde en het testen van de grenzen van ons begrip van zwaartekracht en magnetisme in het universum.
