Hoewel een gedoemde ster zo'n 20.000 jaar geleden explodeerde, razen de verminkte overblijfselen nog steeds met razendsnelle snelheden de ruimte in - een tafereel vastgelegd door NASA's Hubble-ruimtetelescoop. Deze nevel staat bekend als de Cygnus Ringnevel en vormt een bel met een doorsnede van ongeveer 120 lichtjaar. De afstand tot het centrum bedraagt ongeveer 2600 lichtjaar. De hele nevel is zo breed als zes Volle Manen aan de hemel.
Astronomen gebruikten Hubble om in te zoomen op een heel klein stukje van de voorrand van deze uitdijende supernovabel, waar de golven van de supernova-explosie het omringende materiaal in de ruimte binnenstormen. Hubble-opnamen gemaakt tussen 2001 en 2020 laten duidelijk zien hoe het schokgolffront van het overblijfsel zich in de loop van de tijd uitbreidde, en astronomen gebruikten deze heldere beelden om de snelheid ervan te timen.
Astronomen gebruikten de Hubble-ruimtetelescoop om in te zoomen op een segment van de Cygnus Ringnevel – een gigantische bel van gloeiend gas. De Cygnus Ringnevel is een gigantische gloeiende bel. Ze vonden filamenten die leken op de lijnen in een gerimpeld vel, met een omtrek van twee lichtjaar. Dit gebied bevindt zich aan de buitenrand van de uitdijende bel en werd 20.000 jaar geleden gecreëerd door een exploderende ster. Door de locatie van de schokgolven te analyseren, ontdekten astronomen dat de filamenten gedurende de afgelopen twintig jaar van Hubble-waarnemingen helemaal niet zijn vertraagd of van vorm zijn veranderd. Dit materiaal raast met een snelheid van meer dan 800.000 kilometer per uur richting de interstellaire ruimte – snel genoeg om in minder dan een half uur van de aarde naar de maan te reizen. Bron: NASA, ESA, STScI
Door de positie van de schokgolf te analyseren, ontdekten astronomen dat deze de afgelopen twintig jaar helemaal niet was afgeremd en met een snelheid van meer dan 800.000 kilometer per uur richting de interstellaire ruimte raasde – snel genoeg om in minder dan een half uur van de aarde naar de maan te reizen. Hoewel dit ongelooflijk snel lijkt, is het in werkelijkheid traag voor de snelheid van een supernova-schokgolf. Onderzoekers zijn erin geslaagd een ‘film’ samen te stellen van de Hubble-beelden, waarin ze van dichtbij kunnen zien hoe de gebroken ster in de interstellaire ruimte stortte.
Inzichten van astronomen
‘Alleen Hubble geeft ons zo’n helder beeld van wat er aan de rand van de bel gebeurt’, zegt astronoom Ravi Sankrit van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. "Als je goed naar de Hubble-beelden kijkt, zijn ze spectaculair. Ze vertellen ons over de dichtheidsverschillen die supernova-schokgolven tegenkomen terwijl ze zich door de ruimte voortplanten, evenals de turbulentie in de gebieden achter deze schokgolven."
Bron: NASA, ESA, STScI: Met dank aan: NSFNOIRLAb, Akira Fujii, Jeff Hester, Davide DeMartin, Travis A. Rector, Ravi Sankrit (STScI), DSS
Een nadere blik op bijna twee lichtjaar van de gloeiende waterstoffilamenten onthult dat ze er vanaf de zijkant gezien uitzien als een gerimpeld vel. "Wat je ziet zijn rimpelingen in het laken, gezien vanaf de zijkant, dus het lijkt op gedraaide lichtlinten", zegt William Blair van de Johns Hopkins Universiteit in Baltimore, Maryland. ‘Deze schommelingen doen zich voor wanneer de schokgolf min of meer dicht materiaal in het interstellaire medium tegenkomt. Time-lapse-films van bijna twintig jaar laten zien dat deze filamenten tegen achtergrondsterren bewegen, maar hun vorm behouden.’
"Toen we Hubble op de Cygnus-ringen richtten, wisten we dat dit het schokfront was en we wilden het bestuderen. Toen we de eerste beelden maakten en deze ongelooflijk delicate lichtband zagen, was het een echte bonus", zei Blair. "We hadden geen idee dat dit deze structuur zou oplossen."
Interactie van supernova's met het universum
Blair legde uit dat de schokgolf zich vanaf de plaats van de explosie naar buiten bewoog en vervolgens in aanraking kwam met het interstellaire medium, het kwetsbare gebied van gas en stof in de interstellaire ruimte. Dit is een zeer korte fase in de uitdijing van de supernovabel, waarin onzichtbare, neutrale waterstof door de schokgolf wordt verwarmd tot 1 miljoen graden Fahrenheit of meer. Het gas begint dan te gloeien terwijl elektronen worden opgewonden naar hogere energietoestanden, waarbij fotonen worden uitgezonden terwijl ze teruggaan naar lagere energietoestanden. Verderop achter het schokgolffront beginnen geïoniseerde zuurstofatomen af te koelen, waarbij ze een karakteristiek blauw licht uitstralen.
De Cygnus Gyre werd in 1784 ontdekt door William Herschel met behulp van een eenvoudige 18-inch reflecterende telescoop. Hij had nooit kunnen vermoeden dat we ruim twee eeuwen later een telescoop zouden hebben die krachtig genoeg zou zijn om in te zoomen op een klein deel van de nevel en dit spectaculaire tafereel te zien.