Rojstvo supernove in izginotje zvezde. Kaj so supernove
takoj po eksploziji je v veliki meri odvisno od sreče. Prav to določa, ali bo mogoče preučevati procese rojstva supernove ali pa bomo o njih morali ugibati po sledovih eksplozije - planetarne meglice, ki se širi od nekdanje zvezde. Število teleskopov, ki jih je zgradil človek, ni dovolj veliko, da bi lahko nenehno opazovali celotno nebo, še posebej na vseh področjih spektra elektromagnetnega sevanja. Znanstvenikom pogosto priskočijo na pomoč amaterski astronomi, ki svoje teleskope usmerijo kamor hočejo, in ne v objekte, ki so zanimivi in pomembni za preučevanje. Toda eksplozija supernove se lahko zgodi kjer koli!
Primer pomoči amaterskih astronomov je supernova v spiralni galaksiji M51. Znana kot galaksija Vetrnica je zelo priljubljena med ljubitelji opazovanja vesolja. Galaksija se nahaja na razdalji 25 milijonov svetlobnih let od nas in njena ravnina je obrnjena naravnost proti nam, zaradi česar je zelo priročna za opazovanje. Galaksija ima satelit, ki je v stiku z enim od krakov M51. Svetloba zvezde, ki je eksplodirala v galaksiji, je dosegla Zemljo marca 2011 in so jo zaznali amaterski astronomi. Supernova je kmalu prejela uradno oznako 2011d in postala središče pozornosti tako profesionalnih kot amaterskih astronomov. "M51 je ena izmed nam najbližjih galaksij, je izjemno lepa in zato splošno znana," pravi raziskovalec Caltecha Schiler van Dyck.
Izkazalo se je, da supernova 2011dh, podrobno preiskana, spada v redek razred eksplozij tipa IIb. Do takšnih eksplozij pride, ko je masivni zvezdi odvzeta skoraj vsa zunanja lupina vodikovega goriva, ki ga verjetno vleče njen binarni spremljevalec. Po tem se zaradi pomanjkanja goriva termonuklearna fuzija ustavi, sevanje zvezde se ne more upreti gravitaciji, ki želi zvezdo stisniti in ta pada proti središču. To je eden od dveh načinov, kako supernova eksplodira, in v tem scenariju (zvezda, ki pade vase pod vplivom gravitacije) samo vsaka deseta zvezda povzroči eksplozijo tipa IIb.
Obstaja več dobro utemeljenih hipotez o splošnem vzorcu rojstva supernove tipa IIb, vendar je rekonstruirati natančno verigo dogodkov zelo težko. Ker za zvezdo ne moremo reči, da bo kmalu postala supernova, se je nemogoče pripraviti na opazovanje od blizu. Seveda lahko preučevanje stanja zvezde nakazuje, da bo kmalu postala supernova, vendar je to na časovni lestvici vesolja milijonov let, medtem ko morate za opazovanje poznati čas eksplozije z natančnostjo nekaj let. Le občasno se astronomom posreči in imajo podrobne fotografije zvezde pred eksplozijo. V primeru galaksije M51 se zgodi ta situacija - zaradi priljubljenosti galaksije je veliko njenih fotografij, na katerih 2011dh še ni eksplodiral. »V nekaj dneh po odkritju supernove smo se obrnili na arhiv orbitalnega teleskopa Hubble. Izkazalo se je, da je ta teleskop že ustvaril podroben mozaik galaksije M51 na različnih valovnih dolžinah,« pravi van Dyk. Leta 2005, ko je teleskop Hubble fotografiral lokacijo 2011dh, je bila na njenem mestu le neopazna rumena zvezda velikanka.
Opazovanja supernove 2011dh so pokazala, da se ne ujema dobro s standardno predstavo o eksploziji ogromne zvezde. Nasprotno, primernejša je kot posledica eksplozije majhne zvezde, na primer spremljevalke rumene superorjakinje s Hubblovih slik, ki je izgubila skoraj celotno atmosfero. Pod vplivom gravitacije bližnjega velikana je od zvezde ostalo le njeno jedro, ki je eksplodiralo. "Odločili smo se, da je bila predhodnica supernove skoraj popolnoma oluščena zvezda, modra in zato Hubblu nevidna," pravi van Dyk. - Rumeni velikan je s svojim sevanjem skrival svojega malega modrega spremljevalca, dokler ni razneslo. To je naš sklep."
Druga skupina raziskovalcev, ki je preučevala zvezdo 2011dh, je prišla do nasprotnega zaključka, ki sovpada s klasično teorijo. Prav rumeni orjak je bil predhodnik supernove, pravi Justin Mound, uslužbenec Queen's University v Belfastu. Vendar pa je marca letos supernova razkrila skrivnost za obe ekipi. Težavo je prvi opazil van Dyck, ki se je odločil zbrati dodatne informacije o letu 2011dh s pomočjo teleskopa Hubble. Vendar naprava na starem mestu ni našla velike rumene zvezde. "Želeli smo le še enkrat opazovati razvoj supernove," pravi van Dyk. "Nikoli si nismo mogli predstavljati, da bo rumena zvezda nekam odšla." Druga ekipa je z uporabo zemeljskih teleskopov prišla do enakih ugotovitev: velikan je izginil.
Izginotje rumenega orjaka kaže na to, da je bil pravi predhodnik supernove. Van Dijkova objava rešuje spor: "Druga ekipa je imela popolnoma prav, mi pa smo se motili." Vendar pa se preučevanje supernove 2011dh tu ne konča. Ko bo svetlost 2011dh zbledela, se bo galaksija M51 vrnila v stanje pred eksplozijo (čeprav brez ene svetle zvezde). Do konca tega leta naj bi svetlost supernove padla dovolj, da bi razkrili spremljevalca rumene supervelikanke – če bi bil, kot nakazuje klasična teorija supernov tipa IIb. Več skupin astronomov je že rezerviralo čas za opazovanje na Hubblovem teleskopu za preučevanje razvoja leta 2011dh. "Moramo najti spremljevalca supernove v binarnem sistemu," pravi van Dyk. "Če bo odkrito, bo prišlo do zanesljivega razumevanja izvora takšnih eksplozij."
Astronomi so uradno napovedali enega najodmevnejših dogodkov v znanstvenem svetu: leta 2022 bomo z Zemlje s prostim očesom lahko videli edinstven pojav – eno najsvetlejših eksplozij supernove. Po napovedih bo zasenčil sijaj večine zvezd v naši galaksiji.
Govorimo o tesnem binarnem sistemu KIC 9832227 v ozvezdju Laboda, ki ga od nas loči 1800 svetlobnih let. Zvezde v tem sistemu se nahajajo tako blizu druga drugi, da imajo skupno atmosfero, njihova hitrost vrtenja pa se nenehno povečuje (zdaj je orbitalno obdobje 11 ur).
Profesor Larry Molnar z Calvin Collegea v ZDA je na letnem srečanju Ameriškega astronomskega društva spregovoril o morebitnem trčenju, ki se pričakuje čez približno pet let (plus-minule leto). Po njegovem mnenju je takšne kozmične katastrofe precej težko napovedati - raziskave so trajale več let (astronomi so zvezdni par začeli preučevati že leta 2013).
Prvi je tako napovedal Daniel Van Noord, Molnarjev raziskovalni asistent (takrat še študent).
"Preučeval je, kako je barva zvezde povezana z njeno svetlostjo, in predlagal, da imamo opravka z binarnim objektom, pravzaprav s tesnim binarnim sistemom - takim, kjer si dve zvezdi delita atmosfero, kot dve arašidovi jedrci pod isto lupino." Molnar pojasnjuje v sporočilu za javnost.
Leta 2015 je Molnar po nekaj letih opazovanj svojim kolegom povedal napoved: astronomi bodo verjetno doživeli eksplozijo, podobno rojstvu supernove V1309 v ozvezdju Škorpijona leta 2008. Vsi znanstveniki njegove izjave niso jemali resno, toda zdaj, po novih opažanjih, je Larry Molnar znova izpostavil to temo in predstavil še več podatkov. Spektroskopska opazovanja in obdelava več kot 32 tisoč slik, pridobljenih z različnimi teleskopi, so izključila druge scenarije razvoja dogodkov.
Astronomi verjamejo, da bosta zvezdi, ko se zaletita druga v drugo, umrli, vendar ne prej, ko bosta sprostili veliko svetlobe in energije, pri čemer bosta nastala rdeča supernova in povečala svetlost dvojne zvezde za desettisočkrat. Supernova bo na nebu vidna kot del ozvezdja Labod in Severni križ. To bo prvič, da bodo lahko strokovnjaki in celo amaterji neposredno spremljali dvojne zvezde v trenutku njihove smrti.
"To bo zelo dramatična sprememba na nebu in vsakdo jo bo lahko videl. Leta 2023 ne boste potrebovali teleskopa, da bi mi povedal, ali sem imel prav ali narobe. Čeprav bo pomanjkanje eksplozije razočaranje, vsak alternativni izid bo prav tako zanimiv,« dodaja Molner.
Po mnenju astronomov napovedi res ni mogoče jemati zlahka: strokovnjaki imajo prvič priložnost opazovati zadnjih nekaj let življenja zvezd pred njihovim zlivanjem.
Prihodnje raziskave bodo razkrile veliko o takih binarnih sistemih in njihovih notranjih procesih, pa tudi o posledicah obsežnega trka. Tovrstne "eksplozije" se po statističnih podatkih zgodijo približno enkrat na deset let, vendar je tokrat prvič, da bo prišlo do trka zvezd. Pred tem so na primer znanstveniki opazili eksplozijo.
Prednatis možnega prihodnjega Molnarjevega prispevka (PDF dokument) si lahko preberete na spletni strani Fakultete.
Mimogrede, leta 2015 so astronomi ESA odkrili edinstveno v meglici Tarantula, katere orbite so na neverjetno blizu drug od drugega. Znanstveniki so napovedali, da se bo na neki točki takšna soseska končala tragično: nebesna telesa se bodo združila v eno samo zvezdo velikanske velikosti ali pa bo prišlo do eksplozije supernove, ki bo povzročila binarni sistem.
Spomnimo se tudi, da smo prej govorili o eksploziji supernove.
Zelo redko je, da lahko ljudje opazujejo tako zanimiv pojav, kot je supernova. A to ni navadno rojstvo zvezde, saj se v naši galaksiji vsako leto rodi do deset zvezd. Supernova je pojav, ki ga lahko opazujemo le enkrat na sto let. Zvezde umirajo tako svetlo in lepo.
Da bi razumeli, zakaj pride do eksplozije supernove, se moramo vrniti k samemu rojstvu zvezde. V vesolju leti vodik, ki se postopoma zbira v oblake. Ko je oblak dovolj velik, se začne v njegovem središču nabirati kondenzirani vodik, temperatura pa postopoma narašča. Pod vplivom gravitacije se sestavi jedro bodoče zvezde, kjer se zaradi povečane temperature in naraščajoče gravitacije začne odvijati reakcija termonuklearne fuzije. Koliko vodika lahko zvezda pritegne k sebi, je odvisno od njene prihodnje velikosti – od rdečega pritlikavca do modrega velikana. Sčasoma se vzpostavi ravnovesje dela zvezde, zunanje plasti pritiskajo na jedro, jedro pa se širi zaradi energije termonuklearne fuzije.
Zvezda je edinstvena in kot vsakemu reaktorju bo nekega dne zmanjkalo goriva - vodika. Da pa vidimo, kako supernova eksplodira, mora miniti še nekaj časa, saj je v reaktorju namesto vodika nastalo drugo gorivo (helij), ki ga bo zvezda začela kuriti in ga spreminjati v kisik, nato pa v ogljik. In to se bo nadaljevalo, dokler v jedru zvezde ne nastane železo, ki med termonuklearno reakcijo ne sprošča energije, ampak jo porablja. V takih pogojih lahko pride do eksplozije supernove.
Jedro postane težje in hladnejše, zaradi česar lažje zgornje plasti padejo nanj. Fuzija se znova začne, vendar tokrat hitreje kot običajno, zaradi česar zvezda preprosto eksplodira in razprši svojo snov v okoliški prostor. Odvisno od znanih lahko ostanejo tudi za njim - (snov z neverjetno visoko gostoto, ki je zelo visoka in lahko oddaja svetlobo). Takšne tvorbe ostanejo po zelo velikih zvezdah, ki jim je uspelo proizvesti termonuklearno fuzijo do zelo težkih elementov. Manjše zvezde pustijo za seboj nevtronske ali železne majhne zvezde, ki skoraj ne oddajajo svetlobe, imajo pa tudi visoko gostoto snovi.
Nove in supernove so tesno povezane, saj lahko smrt ene od njih pomeni rojstvo nove. Ta proces se nadaljuje neskončno. Supernova odnese v okoliški prostor na milijone ton snovi, ki se spet zbere v oblake in začne se nastajanje novega nebesnega telesa. Znanstveniki trdijo, da je vse težke elemente, ki so v našem osončju, »ukradlo« Sonce med svojim rojstvom iz zvezde, ki je nekoč eksplodirala. Narava je neverjetna in smrt ene stvari vedno pomeni rojstvo nečesa novega. Snov razpada v vesolju in nastaja v zvezdah, kar ustvarja veliko ravnotežje vesolja.
> Supernova
Ugotovite kaj je supernova: opis eksplozije in izbruha zvezde, kjer se rojevajo supernove, evolucija in razvoj, vloga dvojnih zvezd, fotografije in raziskave.
Supernova- to je pravzaprav zvezdna eksplozija in najmočnejša, kar jih je mogoče opazovati v vesolju.
Kje se pojavijo supernove?
Supernove je zelo pogosto mogoče videti v drugih galaksijah. Toda v naši Mlečni cesti je to redek pojav, ki ga je mogoče opazovati, saj prah in plinske meglice zakrivajo pogled. Zadnjo opaženo supernovo je leta 1604 opazil Johannes Kepler. Teleskop Chandra je uspel najti le ostanke zvezde, ki je eksplodirala pred več kot stoletjem (posledice eksplozije supernove).
Kaj povzroča supernovo?
Supernova se rodi, ko pride do sprememb v središču zvezde. Obstajata dve glavni vrsti.
Prvi je v binarnih sistemih. Dvojne zvezde so predmeti, ki jih povezuje skupno središče. Eden od njih ukrade snov drugemu in postane preveč masiven. Vendar ne more uravnotežiti notranjih procesov in eksplodira v supernovi.
Drugi je v trenutku smrti. Gorivo rado zmanjka. Zaradi tega se del mase začne stekati v jedro, ki postane tako težko, da ne zdrži lastne gravitacije. Pride do procesa širjenja in zvezda eksplodira. Sonce je ena sama zvezda, a tega ne more preživeti, saj nima dovolj mase.
Zakaj raziskovalce zanimajo supernove?
Sam proces zajema kratko časovno obdobje, a lahko veliko pove o vesolju. Na primer, eden od primerkov je potrdil lastnost vesolja, da se širi in da se hitrost povečuje.
Izkazalo se je tudi, da ti predmeti vplivajo na trenutek porazdelitve elementov v prostoru. Ko zvezda eksplodira, izstreli elemente in kozmične ostanke. Veliko jih konča celo na našem planetu. Oglejte si video, ki razkriva značilnosti supernov in njihove eksplozije.
Opazovanja supernove
Astrofizik Sergej Blinnikov o odkritju prve supernove, ostankih po eksploziji in sodobnih teleskopih
Kako najti njihove supernove?
Za iskanje supernov raziskovalci uporabljajo različne instrumente. Nekateri so potrebni za opazovanje vidne svetlobe po eksploziji. Drugi sledijo rentgenskim in gama žarkom. Fotografije so bile posnete s teleskopoma Hubble in Chandra.
Junija 2012 je začel delovati teleskop, ki je usmeril svetlobo v visokoenergijsko področje elektromagnetnega spektra. Govorimo o misiji NuSTAR, ki išče propadle zvezde, črne luknje in ostanke supernov. Znanstveniki nameravajo izvedeti več o tem, kako eksplodirajo in nastanejo.
Merjenje razdalj do nebesnih teles
Astronom Vladimir Surdin o cefeidah, eksplozijah supernov in hitrosti širjenja vesolja:
Kako lahko pomagate pri raziskavah supernove?
Ni vam treba postati znanstvenik, da prispevate. Leta 2008 je supernovo odkril navaden najstnik. Leta 2011 je to ponovila 10-letna Kanadčanka, ki je na svojem računalniku gledala fotografijo nočnega neba. Zelo pogosto amaterske fotografije vsebujejo veliko zanimivih predmetov. Z malo vaje lahko najdete naslednjo supernovo! Natančneje, imate vse možnosti, da ujamete eksplozijo supernove.
