De James Webb ruimtetelescoop heeft een supernova waargenomen die explodeerde toen het universum nog maar 730 miljoen jaar oud was, de vroegste waarneming van dit type tot nu toe. Dankzij de scherpe nabij-infraroodbeelden van Webb konden astronomen ook het vage gast sterrenstelsel van de supernova lokaliseren. De telescoop maakte deze snelle waarnemingen op 1 juli ter ondersteuning van een internationale groep telescopen die half maart een superheldere lichtflits detecteerde, bekend als een gammastraal uitbarsting. De missies van NASA maken deel uit van een groeiend, wereldwijd netwerk dat let op vluchtige veranderingen in de lucht om mysteries over het functioneren van het heelal op te lossen.
Met deze waarneming brak Webb ook zijn eigen record: de vorige supernova die de hitlijsten aanvoerde, explodeerde toen het universum 1,8 miljard jaar oud was. “Alleen Webb kon direct aantonen dat dit licht afkomstig is van een supernova, een instortende massieve ster”, aldus Andrew Levan, hoofdauteur van een van de twee nieuwe artikelen in Astronomy and Astrophysics Letters en professor aan de Radboud Universiteit in Nijmegen en de Universiteit van Warwick in het Verenigd Koninkrijk. “Deze waarneming toont ook aan dat we Webb kunnen gebruiken om individuele sterren te vinden toen het universum nog maar 5% van zijn huidige leeftijd had.” Terwijl een gammastraal uitbarsting doorgaans enkele seconden tot minuten duurt, wordt een supernova gedurende enkele weken snel helderder voordat hij langzaam vervaagt. Deze supernova werd daarentegen gedurende maanden helderder. Omdat hij zo vroeg in de geschiedenis van het heelal explodeerde, werd zijn licht uitgerekt naarmate het heelal zich gedurende miljarden jaren uitbreidde. Naarmate het licht wordt uitgerekt, neemt ook de tijd toe die nodig is om gebeurtenissen te laten plaatsvinden. De waarnemingen van Webb werden opzettelijk drieënhalve maand na het einde van de gammastraaluitbarsting gedaan, omdat verwacht werd dat de onderliggende supernova op dat moment het helderst zou zijn. “Webb zorgde voor de snelle en gevoelige follow-up die we nodig hadden”, aldus Benjamin Schneider, medeauteur en postdoctoraal onderzoeker aan het Laboratoire d'Astrophysique de Marseille in Frankrijk. Gammastraal uitbarstingen zijn uiterst zeldzaam. Uitbarstingen die enkele seconden duren, kunnen worden veroorzaakt door twee neutronensterren of door een botsing tussen een neutronenster en een zwart gat. Langere uitbarstingen, zoals deze die ongeveer 10 seconden duurde, worden vaak in verband gebracht met de explosieve dood van zware sterren.
Onmiddellijk, snel onderzoek naar de bron
De eerste waarschuwing klonk op 14 maart. Het nieuws over de gammastraal uitbarsting van een zeer verre bron kwam van de SVOM-missie (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor), een Frans-Chinese telescoop die in 2024 werd gelanceerd en ontworpen was om vluchtige gebeurtenissen te detecteren. Binnen anderhalf uur lokaliseerde het Neil Gehrels Swift Observatory van NASA de locatie van de röntgenbron aan de hemel. Dat maakte verdere waarnemingen mogelijk om de afstand voor Webb te bepalen. Elf uur later werd de Nordic Optical Telescope op de Canarische Eilanden ingezet en onthulde een naglans van infrarood licht van de gammastraal uitbarsting, een aanwijzing dat de gammastraling mogelijk verband hield met een zeer ver verwijderd object. Vier uur later schatte de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili dat het object 730 miljoen jaar na de oerknal bestond. “Er zijn slechts een handvol gammastraal uitbarstingen in de afgelopen 50 jaar die zijn gedetecteerd in de eerste miljard jaar van het universum”, aldus Levan. “Deze specifieke gebeurtenis is zeer zeldzaam en erg spannend.”
Schokkend veel gelijkenis met nabije supernova's
Aangezien dit de vroegste en verste supernova is die tot nu toe is waargenomen, hebben onderzoekers deze vergeleken met wat ze tot in detail kennen: moderne, nabije supernova's. De twee bleken erg op elkaar te lijken, wat hen verraste. Waarom? Er is nog steeds weinig bekend over de eerste miljard jaar van het universum. Vroege sterren bevatten waarschijnlijk minder zware elementen, waren zwaarder en hadden een kortere levensduur. Ze bestonden ook tijdens het tijdperk van reïonisatie, toen gas tussen sterrenstelsels grotendeels ondoorzichtig was voor hoogenergetisch licht. “We gingen er met een open blik in”, aldus Nial Tanvir, medeauteur en professor aan de Universiteit van Leicester in het Verenigd Koninkrijk. “En zie daar, Webb toonde aan dat deze supernova er precies zo uitziet als moderne supernova's.” Voordat onderzoekers kunnen vaststellen waarom zo'n vroege supernova vergelijkbaar is met nabije supernova's, is er meer data nodig om kleine verschillen te kunnen vaststellen.
Eerste blik op het sterrenstelsel waarin de supernova zich bevindt
“De waarnemingen van Webb wijzen erop dat dit verre sterrenstelsel vergelijkbaar is met andere sterrenstelsels die in dezelfde periode bestonden”, aldus Emeric Le Floc'h, medeauteur en astronoom bij het CEA Paris-Saclay (Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives) in Frankrijk. Omdat het licht van het sterrenstelsel is samengesmolten tot een paar pixels, waardoor het sterrenstelsel eruitziet als een rode vlek, is wat we erover te weten kunnen komen nog steeds beperkt. Het feit dat we het überhaupt kunnen zien, is al een doorbraak. De onderzoekers hebben al plannen gemaakt om Webb opnieuw in te zetten in het internationale onderzoek naar gammastraal uitbarstingen die worden uitgezonden door objecten in het vroege heelal. Het team heeft toestemming gekregen om gebeurtenissen met Webb te observeren en heeft nu een nieuw doel: meer te weten komen over sterrenstelsels in het verre heelal door de nagloeiing van de gammastraal uitbarstingen zelf vast te leggen. “Die gloed zal Webb helpen meer te zien en ons een ‘vingerafdruk’ van het sterrenstelsel geven”, aldus Levan. Dit onderzoeksteam observeerde supernova GRB 250314A met een snel doorlopend Director's Discretionary Time-programma.
De James Webb-ruimtetelescoop is 's werelds belangrijkste observatorium voor ruimtewetenschap. Webb lost mysteries in ons zonnestelsel op, kijkt verder dan verre werelden rond andere sterren en onderzoekt de mysterieuze structuren en oorsprong van ons universum en onze plaats daarin. Webb is een internationaal programma onder leiding van NASA met zijn partners ESA (European Space Agency) en CSA (Canadian Space Agency).
Bron: NASA
