Przeskocz do treści

Delta mi!

Prosto z nieba

Podglądanie supernowej

Michał Bejger

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: kwiecień 2019
  • Publikacja elektroniczna: 31 marca 2019
  • Autor: Michał Bejger
    Notka biograficzna: Profesor Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN. Członek zespołu naukowego Virgo (Virgo-POLGRAW), który w lutym 2016 r. odkrył fale grawitacyjne.
  • Wersja do druku [application/pdf]: (284 KB)

Supernowa to zjawisko kataklizmiczne, związane ze śmiercią pewnych rodzajów gwiazd. Jak wskazuje nazwa, jest "czymś więcej" niż nova, którą to nazwą astronomowie oznaczają nowy obiekt na nieboskłonie (np. nowe karłowate to układy podwójne, w których następuje akrecja na powierzchnię białego karła, co powoduje wybuchy znacznie zwiększające jasność układu). Supernowa jako obiekt badań została wprowadzona do astronomii przez Waltera Baade i Fritza Zwicky'ego w 1931 roku.

Supernowe powstają dzięki dwóm podstawowym mechanizmom. Pierwszym z nich jest wywołanie fuzji jądrowej w zdegenerowanej gwieździe (białym karle, który przekracza masę Chandrasekhara i eksploduje). W drugim przypadku jądro masywnej gwiazdy przestaje produkować wystarczająco wiele promieniowania, i ulega kolapsowi grawitacyjnemu, uwalniając grawitacyjną energię potencjalną. Eksplodujące białe karły należą do typu I (gdyż składają się z helu, tlenu, węgla i cięższych pierwiastków), natomiast kolapsy masywnych gwiazd mogą wywoływać - w zależności od składu gwiazdy - supernowe typu I i II.

W szczególności, ciekawym typem kolapsującej masywnej gwiazdy jest supernowa typu Ic, w świetle której nie obserwuje się ani wodoru, ani helu. Zarówno teoretyków, jak i obserwatorów od lat gnębiło pytanie, które gwiazdy są - w żargonie astronomicznym - progenitorami (protoplastami) supernowymi typu Ic. Według teoretyków, gwiazdy te należą do bardzo masywnych - co najmniej 30 razy masywniejszych niż Słońce, i nawet po stracie części ich materiału pod koniec życia pozostają bardzo duże i jasne.

Głównym problemem jest oczywiście to, że trzeba mieć obserwacje danej gwiazdy przed jej wybuchem. Postęp w tej dziedzinie staje się możliwy dopiero teraz, gdy dysponujemy dostatecznie głębokimi i obszernymi katalogami. Przesiewając dane archiwalne teleskopu satelitarnego Hubble'a i analizując dane z obserwacji przy użyciu teleskopu Kecka (Hawaje, USA), zespołom astronomów z Caltech i Uniwersytetu Kalifornijskiego udało się "namierzyć" przyszłą supernową Ic. Astronomowie obserwowali do tej pory wiele supernowych typu Ic, ale były one zbyt daleko, aby teleskop Hubble'e mógł je dokładnie zbadać. Do czasu: supernowa skatalogowana jako SN 2017ein pojawiła się w okolicy centrum pobliskiej galaktyki spiralnej NGC 3938, odległej od nas w przybliżeniu 65 milionów lat świetlnych. Wybuch zdarzył się względnie blisko i był bardzo jasny (około 5-10 razy jaśniejszy od innych supernowych typu Ic), co znacznie ułatwiło odnalezienie progenitora. Okazuje się, że obiekt potencjalnie odpowiedzialny za wybuch jest niebieską i wyjątkowo gorącą gwiazdą.

obrazek

NGC 3938 i supernowa SN 2017ein: 22 lipca 2017

NGC 3938 i supernowa SN 2017ein: 22 lipca 2017

Progenitor jest najprawdopodobniej pojedynczą jasną gwiazdą o masie między 45 a  . 55M Drugą hipotezą jest masywny układ podwójny, w którym jedna z gwiazd waży od 60 do , 80M a druga około . |48M W tym scenariuszu gwiazdy krążą blisko siebie, wchodząc w interakcje. Bardziej masywna gwiazda zostaje pozbawiona warstw wodoru i helu przez pobliskiego towarzysza, i ostatecznie eksploduje jako supernowa. Możliwość istnienia masywnego systemu podwójnego gwiazd jest traktowana jako bardziej egzotyczna.

Astronomowie zastrzegają, że nie będą w stanie potwierdzić w 100% tożsamości źródła, dopóki supernowa nie zgaśnie, za około dwa lata. Dzięki obserwacjom teleskopu Hubble'a lub prawie już gotowego do wystrzelenia teleskopu Jamesa Webba będzie można wtedy stwierdzić, czy kandydat na progenitora zniknął, czy też znacznie przygasł. Badacze będą także w stanie oddzielić światło supernowej od światła gwiazd w jej otoczeniu, aby lepiej oszacować jasność i masę obiektu.