Kunnen krachtige astrofysische explosies die op duizenden lichtjaren afstand plaatsvinden hun sporen achterlaten op aarde? De Amerikaanse geoloog Robert Brakenridge denkt van wel. Hij onderzocht jaarringen van bomen en vond daarin mogelijke aanwijzingen van relatief nabije supernova-explosies.

Wanneer een zware ster het einde van zijn leven nadert, zorgt hij voor een laatste spetterende show: een supernova-explosie. Tijdens deze uitbarsting straalt hij een paar dagen lang net zoveel licht uit als miljarden zonnen samen. Daardoor kunnen we supernovae op duizenden lichtjaren bij ons vandaan hier zien. Zo werd in 1054 een supernova waargenomen die vanaf de aarde gezien minstens zo helder was als de planeet Venus, terwijl de supernova 5000 lichtjaar verderop plaatsvond.

Stralingssporen in jaarringen

Niet alleen het zichtbare licht van sterexplosies bereikt de aarde, ook de zogeheten gammastraling reist naar ons toe. Brakenridge onderzocht of die straling meetbare sporen heeft achtergelaten op aarde. Daarvoor keek hij naar de jaarringen van bomen. Daarin vond hij sporen die hij kon koppelen aan vier supernovae die de afgelopen 40.000 jaar relatief dichtbij plaatsvonden.

Wetenschapsjournalisten zijn niet simpelweg een bron van ruis
LEES OOK
Wetenschapsjournalisten zijn niet simpelweg een bron van ruis

De sporen waar hij naar zocht, zijn koolstof-14-atomen. Deze radioactieve vorm van koolstof ontstaat als kosmische straling op moleculen in de atmosfeer botst. Via een kettingreactie zorgt dit ervoor dat stikstofatomen uit de lucht omgezet worden in koolstof-14-atomen. De kosmische straling is grotendeels afkomstig van de zon en is meestal redelijk constant. Dat levert een constante stroom van koolstof-14-atomen op.

Bomen nemen koolstofdioxide op uit de lucht. Een deel daarvan bevat koolstof-14. Omdat koolstof-14 radioactief is, vervalt het met een bekende halveringstijd (ongeveer 5730 jaar). Aan de hand van dat verval en de jaarring waarin het koolstof gevonden is, kan een schatting gemaakt worden van het moment waarop het radioactieve koolstof in de atmosfeer gevormd is.

Meestal is de hoeveelheid koolstof-14 die bomen opnemen constant, maar soms is er een piek. Die piek, waarin de concentratie van koolstof-14 in de boom hoger is, kan een paar jaar duren. Een aantal onderzoekers heeft voorgesteld dat zo’n piek wordt veroorzaakt door zonnevlammen: explosies op het oppervlak van de zon waarbij deeltjes en straling de ruimte in geslingerd worden. Dit zouden kunnen zorgen voor meer koolstof-14-productie in de aardatmosfeer.

Vier mogelijke supernovasporen

Een paar andere onderzoekers, waaronder Brakenridge, denkt dat we de oorzaak van de verhoogde koolstof-14-concentraties verder van huis moeten zoeken. Zij vermoeden dat gammastraling van supernovae ook een verklaring kan zijn.

‘We hebben in de geschiedenis nog geen zonnevlammen waargenomen die genoeg energie bevatten om de koolstof-14-pieken in boomringen te verklaren’, mailt Brakenridge. ‘Van supernovae weten we dat ze relatief dichtbij voorkomen en dat er gammastraling bij vrijkomt die koolstof-14 kan produceren in de atmosfeer.’

Brakenridge testte dit vermoeden door het tijdstip van acht relatief nabije, bekende supernovae van de afgelopen 40.000 te vergelijken met koolstof-14-metingen in boomringen. Supernovae laten herkenbare interstellaire wolken achter, waardoor ze duizenden jaren later nog te herkennen zijn.

Vier van de supernovae bleken grofweg samen te vallen met koolstof-14-pieken in de bomenringen. Glashard bewijs voor een verband tussen de supernovae en de koolstof-14-pieken is er nog niet. Als er geen geschreven bronnen zijn waarin de supernova genoemd wordt, is het namelijk lastig om met grote zekerheid het moment ervan vast te stellen. Je zit er al snel een paar honderd jaar naast.

‘Het lijkt nu mogelijk dat supernovae soms de oorzaak zijn van de koolstof-14-pieken’, zegt Brakenridge. ‘Er is meer werk nodig om die ‘mogelijk’ te veranderen in ‘zeker’.’

De Krabnevel, het restant van een supernova die waarschijnlijk in 1054 waarneembaar was op aarde. Bron: NASA/ESA/J. Hester & A. Loll (Arizona State University)