Deze eenzame sterren ontploften in een supernova in de uithoeken van het heelal

Vanuit ons perspectief op aarde is de nachtelijke hemel bezaaid met planeten, sterren en zelfs de stoffige contouren van de Melkweg. Maar volgens sommige schattingen heeft meer dan de helft van de sterren een veel minder spectaculair uitzicht. Deze sterren zijn in de duisternis van de intergalactische ruimte gekatapulteerd door de gravitationele grillen van hun moederstelsel.

Deze sterren zonder familie zijn meestal niet helder genoeg om te detecteren gedurende hun leven, maar de explosieve manier waarop ze sterven is dat wel. En dat is precies wat een team geleid door Berkeley astrofysicus Melissa Graham zojuist heeft gedaan. Ze kondigen een paar dagen geleden de ontdekking aan van drie eenzame planeten die ver van hun moederstelsels tot ontploffing kwamen in een supernova. De resultaten van het team zijn beschikbaar op arxiv.org en worden ook binnenkort gepubliceerd in de Astrophysical Journal.

"We hebben het beste bewijs tot nu toe geleverd dat sterren die tussen clusters in staan daadwerkelijk exploderen als Type 1a supernovae en hebben daarnaast aangetoond dat supernova buiten een stelsel kunnen worden gebruikt om de populatie van sterren tussen clusters in te traceren, wat belangrijk is om de techniek uit te breiden naar clusters die verder weg liggen," zo vertelt Graham in een statement.

De drie supernovae liggen op ongeveer een miljard lichtjaar afstand, in een regio die gekarakteriseerd is door de dichtheid van zijn sterrenstelsels. Ze werden waarschijnlijk miljoenen – zij het geen miljarden – jaren geleden de intergalactische leegte in geslingerd. Als resultaat zijn ze meer dan 100 keer zo geïsoleerd van andere sterren vergeleken met de zon en zijn naburige sterren.

Al deze sterren beëindigden hun leven als Type 1a supernovae, wat betekent dat de sterren de zwanenzang waren van stokoude witte dwergsterren die al eonen lang door de intergalactische ruimte dwaalden.

"Dit is wat we hadden verwacht," vertelde Graham me per mail." De populatie van intergalactische sterren moet voornamelijk oud zijn, omdat het sterren zijn die zijn weggerukt van hun gaststelsels door de gravitationele krachten van het cluster en lang moeten hebben gereisd om zo ver weg te komen van hun oorspronkelijke stelsel."

Animatie van een Type 1a supernova. Beeld van: NASA/YouTube

"Type 1a supernovae zijn exploderende witte dwergen, oudere sterren, en de supernova Type 1a is de enige tot nu toe bekende eindstaat van zo'n ster," zo vervolgt ze. "Supernovae van Type II en Type 1b/c […] zijn exploderende jonge sterren, dus als we er daarvan een zo ver weg van een ander stelsel zouden vinden, zou het een grote verassing zijn."

Het is duizelingwekkend om je voor te stellen dat deze oeroude sterren in zo'n lichtspektakel tot hun einde komen op een plek zo ver van hun oorsprong. Als een gepassioneerde sci-fi fan merkt Graham op dat het hele scenario lijkt op de novelle van Iain Banks uit 1993, Against a Dark Background, welke plaats vindt op een bewoonde planeet die om zo'n eenzame ster heen draait.

Intergalactische verbanning lijkt erg vijandig ten opzichte van leven, maar Graham speculeert dat het op de lange termijn misschien wel een voordeel kan bieden. "Ik ben geen expert op dit gebied, maar ik denk dat als er planeten in een zonnestelsel rondom een binaire ster zijn die de ruimte in wordt geslingerd op deze manier, het hele stelsel intact zou blijven," vertelt ze me.

"Het proces waarmee de sterren uit het sterrenstelsel worden gestript is eigenlijk relatief zachtaardig – eerder een langzame drift dan een plotselinge ruk," legt ze uit. "Voor de hypothetische inwoners van zo'n zonnestelsel, verwacht ik dat ze de intergalactische leegte overleven, en dat de potentiele bewoonbaarheid niet per se hoeft worden aangetast."

"Het zou zelfs hun overlevingskansen kunnen vergroten, aangezien ze statistisch gezien minder waarschijnlijk een gebeurtenis tegen kunnen komen die wel de bewoonbaarheid aantast, zoals een dichtbij zijnde supernova," voegt Graham toe. Het staat natuurlijk buiten kijf dat het leven dat mogelijk aanwezig was bij deze eenzame sterren naar de vernieling wordt geholpen door de onoverkomelijke explosie van de ster bij zijn dood.

Maar of deze sterrenstelsels nou bewoond zijn of niet, hun stralende dood heeft de potentie om licht de schijnen op een schaduwrijke wereld van intergalactische stelsels. En met die gedachte blijft Graham zoeken naar deze heldere supernovae om context toe te voegen aan grotere vragen over de donkerste regionen van het universum.

"Het lijkt me geweldig om te onderzoeken hoe de fractie van intergalactische sterren verandert op een kosmische tijdschaal, als je ziet hoe rijke clusters van stelsels zich hebben verzamelt in het Universum," vertelt ze, terwijl ze opmerkt dat er reeds zulke pogingen zijn gedaan met behulp van de Canada-Frankrijk-Hawaii Telescoop.

"Ik denk dat we in de toekomst, als de Large Synoptic Survey Telescope kan gaan beginnen met het constant opmeten van zeer kleine schommelingen van de sterrenhemel, weer meer galactische en intergalactische supernovae kunnen vinden, en het project opnieuw kunnen oppakken," concludeert ze.

Het grootste deel van de astronomische geschiedenis heeft in het teken gestaan van het onderzoeken van grote lichtgevende megastructuren zoals sterrenstelsels. Maar Graham's team laat hier zien, dat in de duisternis tussen deze stralende grootheden, er even fascinerende materie te vinden is, die we pas net beginnen te begrijpen.