Znanstveni blog: Eno noč prej je ni bilo, potem je eksplodirala

Zgodba ne bi bila tako nenavadna, če ne bi šlo za prvo supernovo po skoraj 400 letih, ki so jo lahko opazovali s prostim očesom.

sre, 05.04.2017, 18:00

Pred tridesetimi leti, v noči s 23. na 24. februar 1987, je Ian Shelton v observatoriju Las Campanas v čilenski puščavi Atakama naredil posnetek meglice Tarantela, v kateri se aktivno rojevajo nove zvezde. Meglica ni del naše Galaksije, pač pa se nahaja v Velikem Magellanovem oblaku, eni izmed nam najbližjih galaksij. Ko je še isto noč posnetek na fotografski plošči primerjal s sliko prejšnjega dne, je opazil nekaj nepričakovanega.

Na novem posnetku se je pojavila zelo svetla zvezda, ki je še eno noč pred tem ni bilo tam. Ko so se o njeni prisotnosti skupaj s kolegi iz sosednje kupole observatorija pod temnim nebom prepričali na lastne oči, je bila razlaga za pojav lahko samo ena: eksplozija supernove!

Zgodba ne bi zvenela tako nenavadno, če ne bi šlo za prvo supernovo po skoraj 400 letih, ki so jo lahko opazovali s prostim očesom. Zadnja tako svetla pred njo je eksplodirala davnega leta 1604 v naši Galaksiji in je znana kot Keplerjeva supernova. Tako ne preseneča, da telegramu o odkritju, ki ga je naslednji dan poslala Mednarodna astronomska zveza, drugi astronomi sprva niso verjeli. Toda ko se je novica razširila, je postalo jasno, da ne gre za šalo, saj je o neodvisnem opazovanju na Novi Zelandiji poročal tudi amaterski astronom Albert Jones. Kmalu zatem so se teleskopi tako na Zemlji kot v vesolju usmerili proti novemu vznemirljivemu odkritju.

Eksplozija supernove 1987A je med astronomi povzročila pravo navdušenje. Novice o novih dognanjih so si sledile vsak dan. Kmalu se je izkazalo, da gre za supernovo tipa II, kar pomeni, da je zelo masivna zvezda porabila svoje gorivo in se v manj kot sekundi sesedla pod lastno težo v veličastni eksploziji. Ker je šlo za prvo bližnjo supernovo, ki so jo opazovali s sodobnimi teleskopi in instrumenti, so lahko končno preverili nekatere napovedi teorije evolucije in smrti masivnih zvezd.

Zvezde večino svojega življenja v jedru spajajo vodik v helij. Ko vodika zmanjka, se v jedru kmalu vžge helij, v plasti, ki ga obdaja, pa vodik. V nadaljevanju v sredici sledi spajanje vedno težjih elementov, število plasti pa narašča. Najtežji element, ki še nastane v jedru, je odvisen od mase zvezde, ki v največji meri določa potek njenega življenja. Zvezda, ki je veliko masivnejša kot Sonce, gorivo porablja mnogo hitreje. Jedrske reakcije v njej potekajo vse do trenutka, ko v jedru nastane železo.

Medtem ko se pri ostalih reakcijah energija sprošča, pa se za spajanje železa energija porablja. Posledice so katastrofalne, saj se poruši ravnovesje sil in jedro zvezde se v manj kot sekundi sesede samo vase. Okoliške plasti odnese navzven v veličastni eksploziji, ki ji pravimo supernova. Pri tem se sprostijo ogromne količine energije, ki jih lahko primerjamo z energijo, ki jo tisoč Sonc izseva v milijardi let. Čeprav se v svetlobo pretvori le majhen del sproščene energije, je izsev supernove še vedno tako velik, da je večji od sija celotne galaksije gostiteljice. Takšne eksplozije zato lahko opazimo v zelo oddaljenih galaksijah. Hkrati to pomeni, da so se zgodile zelo daleč v preteklosti.

Kolaps jedra, iz katerega nastane nevtronska zvezda, spremlja obilna emisija nevtrinov, ki s seboj odnesejo veliko večino energije, sproščene med eksplozijo. Nevtrini so skoraj brezmasni delci, ki potujejo s hitrostjo blizu svetlobne. Pred supernovo 1987A je bila njihova emisija med zrušitvijo jedra predvidena le v teoriji. Nemalo veselja je povzročila zaznava nevtrinov v treh detektorjih na Zemlji približno tri ure pred odkritjem supernove. Tako je postalo jasno, da sta dogodka povezana.

Supernova 1987A je bila eden izmed prvih objektov, ki jih je na začetku devetdesetih let opazoval Hubblov vesoljski teleskop. Ta in kasnejši posnetki so okrog supernove razkrili hitro razširjajoč se obroč snovi, ki je zvezdo zapustil dvajset tisoč let pred eksplozijo. Po letu 2000 ga je dosegel in razsvetlil udarni val supernove. Še posebej zanimiva so številna vroča področja, zaradi katerih obroč spominja na biserno ogrlico. Avtorstvo slike: NASA, ESA in R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Gordon and Betty Moore Foundation) in P. Challis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).

Supernove niso zanimive le same po sebi. Material, ki so ga proizvedle in odvrgle, najdemo povsod, tudi na Zemlji in v nas samih. Eksplozija supernove namreč proizvede elemente, težje od železa, in jih vrne nazaj v okolje.

Druga vrsta snovi, ki je v izobilju nastala v eksploziji supernove 1987A, pa je prah, ki je eden izmed glavnih gradbenih materialov za nastanek planetov. Taki dramatični dogodki z izmetom snovi torej obogatijo sosesko, hkrati pa trki z okoliškimi oblaki plina sprožajo zgoščevanje snovi in postopoma nastanek novih zvezd in planetov.


Novejše slike so poleg notranjega obroča razkrile dve dodatni in veliko večji zanki, ki spominjata na obliko številke osem. Njun nastanek še ni pojasnjen, predvidevajo pa, da je to lahko posledica dejstva, da je izvorna zvezda SK -69 202 z maso okoli 20 Sončevih mas nastala z zlitjem dveh posameznih zvezd, ki sta bili v gravitacijsko vezanem sistemu. Pri zlitju naj bi odvrgli nekaj plina, ki se je zaradi geometrije sistema oblikoval v dve zanki. Foto: ESA/Hubble & NASA.

Zaradi svoje bližine je supernova 1987A daleč najbolj raziskana supernova doslej. Čeprav nam je na pladnju postregla s številnimi lastnostmi, nam jih nekaj še vedno prikriva. Kljub zaznavi napovedanih nevtrinov v eksploziji nastale nevtronske zvezde ali celo črne luknje po intenzivnem tridesetletnem iskanju namreč še vedno niso našli, saj je verjetno zastrta s prahom.

***

Maruša Žerjal je doktorica astrofizike, zaposlena na Fakulteti za matematiko in fiziko, poleg tega je tudi sodelavka Portala v vesolje

Prijavi sovražni govor