Portal v vesolje

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

NGC 2770: Kozmična tovarna supernov

E-pošta natisni PDF

image 3002-SN-2011klNe mine dan, ko ne bi odkrili nove supernove. Te kozmične in kataklizmične eksplozije predstavljajo enega izmed načinov, kako zvezda konča svoje življenje. Ob odkritju supernove, ki se je pojavila v izjemno "rodni" galaksiji, naredimo kratek pregled teh zanimivih nebesnih objektov. Od prvih odkritij in njihovih galaksij gostiteljic do optimističnega pogleda v prihodnost njihovega raziskovanja.

 

 

Pisalo se je leto 1054. Kot že ničkolikokrat do tedaj so kitajski kraljevi astronomi, mojstri časa in glasniki prihodnosti [1], usmerili svoj pogled v nočno nebo. Presenečeni so ugotovili, da področje, ki ga zahodnjaki poznamo kot ozvezdje Bika, gosti novo zvezdo. Ta je v naslednjih dneh postajala vse svetlejša. Spektakularni pojav je bil na svojem višku kar štirikrat svetlejši od Venere (ali "kovinske zvezde", kot ji pravijo na Kitajskem). Nova zvezda je bila skoraj mesec dni vidna tako podnevi kot ponoči, nočno nebo pa je krasila še skoraj dve leti po tem, ko so jo prvič opazili.

Pojav, ki so ga poleg kitajskih opazovali in natančno popisali tudi arabski, japonski in severnoameriški astronomi, je nedvomno pritegnil veliko pozornosti. Le kaj bi si mislili ljudje tistega časa, če bi vedeli, da opazujejo katastrofalno smrt masivne zvezde, ki se je zgodila pred 6500 leti?

Poslednji izdih masivne zvezde

Govorimo seveda o supernovah. Ljudem so zvezde na nebu od nekdaj predstavljale nekaj nedosegljivega in nespremenljivega, zato ni čudno, da so jim generacije poetov nadele nekakšno romantično vlogo, s katero jih še danes povezujemo. Danes vemo, da so zvezde vse kaj drugega kot nespremenljive. Zvezda se rodi v gravitacijskem kolapsu gromozanskega oblaka plina. Njena življenska pot je v veliki meri določena z rojstvom, saj je eden izmed ključnih dejavnikov, ki vplivajo na razvoj zvezde, njena masa ob rojstvu. Sonce je predstavnik manj masivnih zvezd, ki večino svojega življenja (to je več milijard let) ne počnejo nič pretresljivega: v svojem jedru pri visokih temperaturah in tlaku spajajo vodikova jedra v helijeva jedra (čemur pravimo fuzija). Ko vodika v jedru zmanjka, zvezda preko rdeče orjakinje bolj ali manj mirno konča svoje življenje kot bela pritlikavka, okoli katere se razsprostira planetarna meglica (življenske poti takšnih zvezd smo podrobneje opisali tukaj)

onionMasivne zvezde, katerih masa je lahko tudi stokrat večja od mase Sonca [2], drvijo skozi življenje. Izredno hitro porabijo vodik v svojem jedru, nato začnejo s fuzijo zlivati helij v ogljik, ogljik v kisik in tako naprej. Vsaka stopnja zlivanja traja manj časa, dokler v središču zvezde ne ostane zgolj železo. Železovo jedro ne more podpirati samega sebe in se sesede samo vase. V kratkotrajnem zaporedju jedrski reakcij pride do izredno močne eksplozije, pri kateri zvezda odvrže zunanje plasti. V središču eksplozije ostane nevtronska zvezda ali, v primeru res masivne zvezde, črna luknja.

Odvržene zunanje plasti sčasoma trčijo ob medzvezdno snov. Pri tem nastane močno elektromagnetno sevanje, ki predstavlja dobršen del svetlobe, ki jo vidimo pri eskploziji supernove [3]. Sčasoma se stvari umirijo. Snov še vedno potuje stran od središčne eksplozije, a v nasprotju z močnim sevanje takoj po začetnem razdejanju sedaj le še šibko sveti. Takšnemu nebesnemu objektu pravimo meglica.

Crab Nebula in Multiple Wavelengths

Rakovica je ostanek eksplozije supernove SN 1054. Slika prikazuje meglico v radijski, infrardeči, vidni, ultravijolični, rentgenski in gama svetlobi. Vir


Kitajski astronomi so leta 1054 videli eksplozijo supernove. Skoraj tisoč let kasneje so astronomi svoje moderne teleskope usmerili v del neba, kjer se je pojavila ta nova zvezda. Našli so ostanke eksplozije, ki so v tisočletju ustvarili čudovito meglico, danes znano kot Rakovica.

Robotizirani lovilci supernov

Del astronomske skupnosti ima zanimivo filozofijo: vse kar se na nebu spreminja, je zanimivo in vredno raziskovanja! Tako je že več desetletij eno izmed najbolj produktivnih raziskav v astrofiziki namenjeno iskanju in raziskovanju spremenljivih pojavov. Med te ne spadajo zgolj supernove, temveč tudi izbruhi sevanja gama, hitri radijski izbruhi, kataklizmične spremenljivke, in še mnogi drugi. V preteklosti je bilo iskanje takšnih pojavov bolj kot ne naključno. V zadnjem času pa so se iskanja spremenljivih pojavov astronomi lotili bolj sistematično. Za to namenjeni robotski teleskopi celo leto v krajših intervalih opazujejo določene dele neba in avtomatsko zaznajo vsakršno spremembo. V primeru odkritja novega objekta o tem takoj obvestijo astronomsko skupnost, ki začne takšen objekt opazovati z različnimi teleskopi (in instrumenti). Število na novo odkritih spremenljivih objektov je v zadnjih letih tako skokovito naraslo.

Supernova diicoveries over time

Animacija prikazuje naraščanje števila odkritih supernov skozi čas.

Trenutno po svetu robotski teleskopi rastejo kot gobe po dežju. Omeniti velja projekte kot so PTF in Gaia, ki nas dnevno zasipajo z velikim številom na novo odkritih objektov. V bližnji prihodnosti pričakujemo še večji razvoj na tem področju. Telekop LSST bo vsak dan odkril na stotine novih spremenljivih objektov. Astronomija je tako z eno nogo že vstopila v avtomatiziran svet, saj že sedaj ne moremo posamezno slediti vsem odkritjem  - v prihodnje bo to še toliko težje!

Domovanja supernov

Pri raziskavah supernov in njim podobnih eksplozij se znajdemo v manjši zagati: nahajajo se tako daleč od nas, da s teleskopi ne moremo razločiti zvezde, ki je eksplodirala, prav tako pa ne vidimo, kaj je ostalo od zvezde po eksploziji. To nam povzroča težave pri razumevanju zvezd, ki eksplodirajo. Zakaj ena zvezda eksplodira kot supernova, pri drugi nastane izbruh sevanja gama, spet tretja ima lastnosti, ki jih ne more pojasniti noben teoretičen model? Je razlika zgolj v masi? Kakšno vlogo ima vrtenje zvezde pred eksplozijo?

Delno lahko na zgornja vprašanja odgovorimo prek raziskovanja okolja, v katerem posamezna eksplozija nastane. Zato smo začeli raziskovati galasije gostiteljice različnih eksplozij. Zanima nas kakšna je njihova masa, kako hitro v njih nastajajo zvezde, kakšna je prisotnost kovinskih elementov. Zanimivo, pokazalo se je, da se okolja različnih eksplozij močno razlikujejo. Tako so galaksije gostiteljice supernov v povprečju veliko masivnejše in bolj bogate s kovinami kot gostiteljice izbruhov sevanja gama. Vsekakor okolje pomembeno vpliva na lastnosti populacij zvezd in posledično na eksplozije, ki jih detektiramo.

NGC2770before

NGC2770after

Galaksija NGC 2770. Zgornji posnetek je bil posnet leta 2008. Na njem sta vidni dve supernovi (SN2007uy in SN2008D). Označen je tudi položaj, kjer je desetletje prej eksplodirala SN1999eh (svetli piki okoli položaja slednje supernove sta zvezdi, ki sta del naše Galaksije in se nahajata med nami in NGC 2770). Spodnja slika kaže pojav nove supernove na severnem delu galaksije. Vir


Nedavno je bila objavljena zanimiva raziskava, povezana s supernovami. Supernova z oznako SN2015bh je sama po sebi zanimiva, a še bolj privlačno jo dela dejstvo, da se je pojavila v galaksiji (NGC 2770), ki je v zadnjih dvajsetih letih gostila že tri druge supernove! Čeprav to ni edina galaksija, v kateri bi v našem relativno kratkem času opazovanja Vesolja opazili več kot eno supernovo, je pojav kar štirih supernov v tako kratkem času edinstven.

Zanimivo je, da galaksija po svojih lastnostih v povprečju ne izstopa od drugih galaksij gostiteljic. Vse štiri supernove imajo podobne lastnosti, kar pomeni, da so si tudi njihove zvezde pred eksplozije morale biti podobne. Najverjetneje to pomeni, da je v bližnji preteklosti v galaksiji prišlo do nenadnega rojstva (izbruha) populacije novih zvezd. Ker zvezde s podobnimi masami živijo približno enako dolgo, sedaj opazujemo smrt določene skupine zvezd.

Supernova, hipernova, kilonova, super-svetla supernova?

Za konec pa naj ustvarim še malo zmede. Ko govorimo o lastnostih supernov, moramo biti previdni. Supernove se med seboj namreč močno razlikujejo. Že dolgo velja, da supernove v grobem nastanejo preko dveh različnih razvojnih poti. Ena veja naj bi nastala preko zgoraj opisanega kolapsa zvezdnega jedra, druga pa preko termo-nuklearne eksplozije bele prtilikavke (nahajajoče se v dvojnem zvezdnem sistemu), ki praktično raztrga zvezdo. Detekcija vedno večjega števila supernov pa je prinesla več težav pri klasifikaciji in razumevanju pojava.

Poleg "standardnih" supernov smo v zadnjem času odkrili  tudi izjemno svetle (t.i. super-svetle) supernove, ki jih ne moremo pojasniti v okviru standardne sheme. Pri večini izbruhov sevanja gama dolgega trajanja poleg izbruha nastane tudi eksplozija supernove. Lastnosti slednjih so tako ekstremne, da se je zanje uveljavil izraz "hipernove". V literaturi se v zadnjem času pojavlja tudi izraz kilonove, kjer šibka emisija svetlobe nastane po zlitju dveh nevtronskih zvezd. To je le nekaj površinskih delitev teh eksplozij. Zabava se prične, ko začnemo raziskovati podrobnosti.

Dejstvo je, da eksplozij zvezd še ne razumemo povsem. Kako so posamezne, zgoraj omenjene eksplozije med seboj povezane? Kako močno se v njihovih značilnostih odraža vloga okolja? Kakšno vlogo imajo dvojne zvezde pri evoluciji in smrti zvezd? To je le nekaj vprašanj, ki nam bodo v naslednjih letih povzročala sladke skrbi.

----------------------------------------------------------------------------------

[1] Povod astronomskih opazovanj pri starih kulturah je bila natančna umeritev časa in prerokovanje prihodnosti. Pri slednjem so pomembno vlogo igrali spremenljivi objekti na nebu.

[2] Bolj ko so zvezde masivne, manj jih najdemo v Vesolju. Kar 80% zvezd v Galaksiji ima maso, ki je manjša od mase Sonca. To je pomenljiv podatek. Čeprav Sonce ne spada med najmasivnejše zvezde, nikakor ne velja, kot se rado sliši, da Sonce predstavlja povprečno zvezdo.

[3] Pomemben prispevek k svetlobi supernove prispeva tudi razpad jeder niklja, nastalega pri eksploziji. Energija, potrebna za nastanek svetlobe, ki jo opazimo, bi lahko prišla tudi s središčnega objekta (npr. hitro vrteče se črne luknje).

Jure Japelj

 

Podporniki:

     


Dan in noč
Dan in noč
Zvezdna karta
Zvezdna karta
Observatorij Črni Vrh
Luna
Trenutna faza (vir USNO):
Luna
Več o fazah in položaju
Sonce - Mauna Loa
Sonce - Mauna Loa
Sonce - SOHO
Sonce - SOHO Lasco C2 EIT 284 Lasco C3 MDI
Sončne pege
Sončne pege
Severni in južni sij
aurora

Efemeride
18.07.2019 02:31 CEST
18.07.2019 00:31 UT
Sonce vzide 05:28 
zaide 20:48 
Luna vzide 22:00 
zaide 06:42 
Planeti (vir: Spika)
Angleški portal v vesolje
Amaterska slika dneva
Amaterska slika dneva
NASA - Slika dneva
ESO - Slika tedna
Hubble - Slika tedna
Kje je ISS?
Kje je ISS?
Osončje
Osončje
Zmaga.com
Zmaga.com
META znanost
META znanost