De Hubble-ruimtetelescoop heeft een supernova gespot op een afstand van ruim vier miljard lichtjaar van de aarde. Het licht van deze supernova wordt door een sterrenstelsel op de voorgrond afgebogen, waardoor de supernova-explosie vier keer te zien is.

Het voorgrondstelsel is een zogenoemde zwaartekrachtlens. Met zijn zwaartekracht buigt het sterrenstelsel licht van het object erachter – supernova iPTF16geu – af. Hierdoor volgt het licht niet dezelfde weg en is de supernova meerdere keren te zien. Het voorgrondstelsel versterkt het licht van de supernova met een factor 52. In de video hieronder zie je hoe licht afbuigt als er een sterrenstelsel tussen de zender van het licht en de ontvanger (de aarde) verschijnt.

Supernova iPTF16geu is een type 1a supernova. We zien deze supernova vier keer. Stel, we trekken een cirkel om het voorgrondstelsel, waardoor de ‘vier’ supernova’s allemaal net binnen de cirkel vallen, dan heeft deze cirkel een radius van 3.000 lichtjaar. Daarmee is dit een van de kleinste extragalactische zwaartekrachtlensen ooit ontdekt.

Wat is een type 1a supernova?

Een type 1a supernova ontstaat in nauwe dubbelstersystemen. Één ster is een witte dwerg, terwijl de andere ster een rode reus of witte dwerg is. De witte dwerg trekt materie van de andere ster naar zich toe. Dit gaat niet altijd goed. Witte dwergen mogen maar een maximaal gewicht hebben. Als een witte dwerg te zwaar is en boven de zogenoemde Chandrasekhar-limiet uitkomt, dan stort de zwaartekracht van een witte dwerg in enkele seconden ineen en explodeert de ster.

Standaardkaars
Type 1a supernova’s zijn vrijwel altijd even lichtsterk, doordat ze plaatsvinden in sterren met een vaste grootte en samenstelling. Daarom zijn ze geschikt om de afstand van zeer ver verwijderde sterrenstelsels te kunnen bepalen. Vandaar dat type 1a supernova’s zogenoemde kosmische standaardkaarsen worden genoemd. Standaardkaarsen worden al decennia gebruikt om afstanden in het heelal te berekenen. Dankzij deze objecten weten we dat het heelal versneld uitdijt en dat donkere energie mogelijk bestaat.

Hubbleconstante
“Voor het eerst zien we een kosmische standaardkaars meerdere keren, dankzij een sterrenstelsel dat als zwaartekrachtlens fungeert”, zegt professor Ariel Goobar van de universiteit van Stockholm. “Dit is een doorbraak.” Astronomen zijn momenteel bezig om te berekenen hoe lang het duurt voor het licht van de ‘vier’ supernova’s bij ons aankomt. Dankij deze tijdsverschillen kunnen astronomen de Hubbleconstante beter vaststellen, oftewel de snelheid waarmee het heelal uitdijt.

Het licht van supernova iPTF16geu (de vier witte bolletjes) reisde 4,3 miljard lichtjaar naar de aarde. Het sterrenstelsel op de voorgrond (blauw) versterkte het licht van de supernova ruim vijftig keer!

En dat is belangrijk, want recentelijk plaatsten wetenschappers vraagtekens bij de versnelde uitdijing van het heelal. Zo zijn er verschillen tussen de metingen van Planck en Hubble. Planck keek naar het jonge universum (o.a. kosmische achtergrondstraling), terwijl Hubble zich op het lokale universum richtte. “De snelheid waarmee het universum uitdijt, wordt nu op verschillende manieren zo precies gemeten dat discrepanties wellicht wijzen op onbekende natuurwetten die onze huidige kennis van het universum overstijgen”, reageerde onderzoeker Sherry Suyu begin dit jaar.

Vreemde speld in een hooiberg
Onderzoeker Rahman Amanullah van de universiteit van Stockholm omschrijft de ontdekking van iPTF16geu als het vinden van een vreemde speld in een hooiberg. “We leren hierdoor iets meer over het universum, maar de ontdekking zorgt er tevens voor dat er allerlei nieuwe vragen opborrelen”, aldus Amanullah. Misschien weten we straks eindelijk hoe snel het heelal exact uitdijt.