Zdjęcie rentgenowskie Chandra pokazuje Cassiopeia A (w skrócie Cas A), najmłodszą pozostałość po supernowej w Drodze Mlecznej.
(Zdjęcie: © NASA / CXC / MIT / UMass Amherst / M.D.Stage i in.)
Oślepiająco jasna gwiazda pojawia się w kącie nocnego nieba - nie było jej jeszcze kilka godzin temu, ale teraz pali się jak latarnia morska.
Ta jasna gwiazda nie jest już gwiazdą, przynajmniej już nie. Świetnym punktem świetlnym jest eksplozja gwiazdy, która osiągnęła koniec swojego życia, znana również jako supernowa.
Supernowe mogą na chwilę przyćmić całe galaktyki i emitować więcej energii niż nasze Słońce w ciągu całego swojego życia. Są także głównym źródłem ciężkich pierwiastków we wszechświecie. Według NASA supernowe są „największą eksplozją, która ma miejsce w kosmosie”.
Historia obserwacji supernowych
Różne cywilizacje zarejestrowały supernowe na długo przed wynalezieniem teleskopu. Najstarszą zarejestrowaną supernową jest RCW 86, którą chińscy astronomowie zobaczyli w roku 185 n.e.. Ich dane wskazują, że ta „gwiazda-gość” pozostała na niebie przez osiem miesięcy, według NASA.
Według Encyklopedii Britannica przed początkiem XVII wieku (kiedy stały się dostępne teleskopy) zarejestrowano tylko siedem supernowych.
To, co znamy dzisiaj jako Mgławica Kraba, jest najbardziej znaną z tych supernowych. Chińscy i koreańscy astronomowie zarejestrowali tę eksplozję gwiazdy w swoich zapisach w 1054 r., A także rdzenni mieszkańcy południowo-zachodniej Ameryki również ją widzieli (według malowideł skalnych z Arizony i Nowego Meksyku). Supernowa, która utworzyła Mgławicę Kraba, była tak jasna, że astronomowie mogli ją zobaczyć w ciągu dnia.
Inne supernowe, które zostały zaobserwowane przed wynalezieniem teleskopu, miały miejsce w 393, 1006, 1181, 1572 (badane przez słynnego astronoma Tycho Brahe) i 1604. Brahe pisał o swoich obserwacjach „nowej gwiazdy” w swojej książce „De nova stella, ”, która dała początek nazwie„ nowa ”. Jednak nowa różni się od supernowej. Oba są nagłymi wybuchami jasności, gdy gorące gazy są wydmuchiwane na zewnątrz, ale dla supernowej eksplozja jest katastrofalna i oznacza koniec życia gwiazdy, zgodnie z Encyclopedia Britannica.
Termin „supernowa” był używany dopiero w latach 30. XX wieku. Po raz pierwszy użyli go Walter Baade i Fritz Zwicky w Obserwatorium Mount Wilson, którzy użyli go w związku z zaobserwowanym przez nich wydarzeniem wybuchowym, zwanym S Andromedae (znanym również jako SN 1885A). Znajdował się w Galaktyce Andromedy. Zasugerowali także, że supernowe mają miejsce, gdy zwykłe gwiazdy zapadają się w gwiazdy neutronowe.
W epoce nowożytnej jedną z bardziej znanych supernowych była SN 1987A z 1987 roku, która wciąż jest badana przez astronomów, ponieważ mogą oni zobaczyć, jak rozwija się supernowa w pierwszych kilku dekadach po wybuchu.
Gwiezdna śmierć
Średnio supernowa pojawia się mniej więcej raz na 50 lat w galaktyce wielkości Drogi Mlecznej. Innymi słowy, gwiazda wybucha co sekundę gdzieś we wszechświecie, a niektóre z nich nie są zbyt daleko od Ziemi. Około 10 milionów lat temu gromada supernowych utworzyła „Lokalną Bańkę”, 300-letnią bańkę gazu o kształcie orzecha w ośrodku międzygwiezdnym otaczającym Układ Słoneczny.
Dokładne umieranie gwiazdy zależy częściowo od jej masy. Na przykład nasze Słońce nie ma wystarczającej masy, by wybuchnąć jako supernowa (choć wieści dla Ziemi wciąż nie są dobre, ponieważ gdy Słońce wyczerpie się z paliwa jądrowego, być może za kilka miliardów lat, puchnie w czerwonego olbrzyma, który prawdopodobnie wyparuje nasz świat, zanim stopniowo ochłodzi się w białego karła). Ale przy odpowiedniej ilości masy gwiazda może się wypalić w ognistej eksplozji.
Gwiazda może przejść do supernowej na jeden z dwóch sposobów:
- Supernowa typu I: gwiazda gromadzi materię od pobliskiego sąsiada, dopóki nie zapali się niekontrolowana reakcja jądrowa.
- Supernowa typu II: gwiazda kończy się paliwem jądrowym i zapada się pod wpływem własnej grawitacji.
Supernowe typu II
Najpierw spójrzmy na bardziej ekscytujący typ II. Aby gwiazda mogła eksplodować jako supernowa typu II, musi być kilka razy masywniejsza niż Słońce (szacuje się, że wynosi od ośmiu do 15 mas Słońca). Podobnie jak słońce, w końcu zabraknie wodoru, a następnie helu w jądrze. Będzie jednak miał wystarczającą masę i ciśnienie, aby stopić węgiel. Oto, co stanie się potem:
- Stopniowo cięższe elementy gromadzą się na środku i stają się warstwami jak cebula, a elementy stają się jaśniejsze na zewnątrz gwiazdy.
- Kiedy jądro gwiazdy przekroczy pewną masę (granica Chandrasekhara), gwiazda zaczyna implodować (z tego powodu te supernowe są również znane jako supernowe z zapadnięciem się rdzenia).
- Rdzeń nagrzewa się i gęstnieje.
- W końcu implozja odbija się od rdzenia, wypychając gwiezdny materiał w przestrzeń, tworząc supernową.
Pozostał bardzo gęsty obiekt zwany gwiazdą neutronową, obiekt wielkości miasta, który może spakować masę Słońca na małej przestrzeni.
Istnieją podkategorie supernowych typu II, sklasyfikowane na podstawie ich krzywych światła. Światło supernowych typu II-L stopniowo maleje po wybuchu, podczas gdy światło typu II-P pozostaje stabilne przez pewien czas, zanim się zmniejszy. Oba typy mają w swoich widmach wodór.
Astronomowie sądzą, że gwiazdy znacznie masywniejsze od Słońca (około 20 do 30 mas Słońca) mogą nie wybuchnąć jako supernowa. Zamiast tego zapadają się, tworząc czarne dziury.
Supernowe typu I.
Supernowe typu I nie mają sygnatury wodoru w swoich widmach światła.
Uważa się, że supernowe typu Ia pochodzą z gwiazd białego karła w ścisłym układzie podwójnym. Gdy gaz gwiazdy towarzyszącej gromadzi się na białym karle, biały karzeł jest stopniowo kompresowany i ostatecznie uruchamia niekontrolowaną reakcję jądrową, która ostatecznie prowadzi do kataklizmicznej wybuchu supernowej.
Astronomowie używają supernowych typu Ia jako „standardowych świec” do pomiaru odległości kosmicznych, ponieważ uważa się, że wszystkie płoną z równą jasnością na swoich szczytach.
Supernowe typu Ib i Ic również ulegają zapadnięciu się rdzenia, podobnie jak supernowe typu II, ale straciły większość swoich zewnętrznych powłok wodorowych. W 2014 r. Naukowcy wykryli słabą, trudną do zlokalizowania gwiazdę towarzyszącą supernowej typu Ib. Poszukiwania pochłonęły dwie dekady, gdy gwiazda towarzysząca świeciła znacznie słabiej niż jasna supernowa.
Złapany na gorącym uczynku
Ostatnie badania wykazały, że supernowe wibrują jak gigantyczne głośniki i emitują słyszalny szum przed wybuchem.
W 2008 r. Naukowcy po raz pierwszy złapali supernową podczas eksplozji. Spoglądając na ekran komputera, astronom Alicia Soderberg spodziewała się zobaczyć niewielką świecącą plamę miesięcznej supernowej. Ale to, co zobaczyła ona i jej kolega, to dziwny, niezwykle jasny, pięciominutowy impuls promieni rentgenowskich.
Dzięki tej obserwacji stali się pierwszymi astronomami, którzy złapali gwiazdę podczas eksplozji. Nowa supernowa została nazwana SN 2008D. Dalsze badania wykazały, że supernowa miała pewne niezwykłe właściwości.
„Nasze obserwacje i modelowanie pokazują, że jest to raczej niezwykłe wydarzenie, które należy lepiej zrozumieć w kategoriach obiektu leżącego na granicy normalnych supernowych i rozbłysków gamma”, Paolo Mazzali, włoski astrofizyk z Obserwatorium Padova i Max- Planck Institute for Astrophysics, powiedział Space.com w wywiadzie z 2008 roku.
Dodatkowe raporty autorstwa Elizabeth Howell i Noli Taylor Redd, współpracowników Space.com
Dodatkowe zasoby
- W czasopiśmie Science astronomowie omawiają „Metamorfozę Supernova SN 2008D”.
- W Astronomy & Astrophysics astronomowie współpracowali przy artykule „Ograniczenia emisji wysokoenergetycznych neutrin od SN 2008D”.
- Komunikat prasowy NASA z 2008 r. Ogłasza obserwację wybuchającej supernowej.
