Supersvietivé supernovy

Niektoré supernovy, tzv. supersvietivé supernovy, žiaria aj stokrát jasnejšie než ich obyčajné príbuzné. Nová metóda umožňuje astronómom bližší pohľad na neuveriteľne svietivé výbuchy hviezd.

Typická explodujúca hviezda vygeneruje vo svojom maxime množstvo žiarenia ekvivalentné miliardám Sĺnk. Vzácna skupina supersvietivých supernov však žiari mnohokrát jasnejšie.

Detaily zániku 

Výbuch supernovy, zdroj: https://phys.org/news/2017-07-supernova.html

Ragnhild Lunnan (Štokholmská univerzita, Švédsko, a Caltech, USA) so spolupracovníkmi informujú v časopise Nature o detailnej analýze supersvietivej supernovy označenej iPTF16eh, ktorú objavili v rámci projektu Palomar Transient Factory v decembri 2015. Je to jedna z najsvietivejších známych supernov, hoci neprekonala držiteľa rekordu objaveného taktiež v roku 2015. Najdôležitejšie však je, že vo svojom spektre vykazuje jav, ktorý astronómovia doteraz nevideli. Keď sa táto hviezda stala supernovou, svetlo vzniknuté pri explózii sa odrazilo od vrstvy plynov obkolesujúcej hviezdu v tvare gule a vyprodukovalo emisnú čiaru, ktorú astronómovia sledovali v roku nasledujúcom po začiatočnom výbuchu. Väčšina svetelných ozvien, ktoré sme doteraz študovali, boli odrazom svetla na čiastočkách prachu nachádzajúcich sa vo veľmi veľkej vzdialenosti od supernovy, hovorí Nathan Smith (University of Arizona, USA), ale v tomto prípade sa svetlo odrazilo od plynu v blízkosti hviezdy, poskytujúc dôverné detaily jej zániku.

Explozívne odvrhnutie 

Plynová obálka okolo hviezdy sa rozpína tak rýchlo (3 300 km/s, teda takmer 12 miliónov km/), že musí byť skôr dôsledkom explozívneho odvrhnutia než nejakým druhom stáleho hviezdneho vetra, ktorý predchádza smrti iných hmotných hviezd. Lunnan so spolupracovníkmi argumentujú, že toto odvrhnutie materiálu, ktoré sa uskutočnilo niekedy 30 rokov predtým, než celá hviezda vybuchla, poukazuje na špecifickú príčinu smrti hviezdy: jav párovej pulzačnej nestability. Keď hviezdy s hmotnosťou väčšou než 100 hmotností Slnka vyčerpajú jadrové palivo vo svojich jadrách, začnú sa diať čudné veci.

Keď sa pozorovaná hviezda stala supernovou, svetlo z explózie sa odrazilo od vrstvy plynov, ktoré ju obklopovali a vyprodukovalo emisnú čiaru, ktorá poskytla dôverné detaily jej zániku.

Namiesto ďalšej syntézy chemických prvkov v jadrách týchto hviezd začnú vznikať páry elektrónov a ich antičastíc – pozitrónov. Keďže produkcia takýchto párov odnáša z hviezdy energiu potrebnú na udržanie jej stability, zapríčiní to kolaps jadra a vznik ďalšej nukleárnej fúzie. Vnútri skutočne veľmi hmotných hviezd – nad 130 hmotností Slnka – je to dosť na spôsobenie explózie supernovy. Ale vo hviezdach s hmotnosťami medzi 100 a 130 hmotnosťami Slnka nie je výsledok okamžitý. Namiesto toho takéto hviezdy pulzujú a potom nasleduje kolaps jadra, ktorý nastane o niekoľko hodín, ale niekedy aj až o niekoľko tisícok rokov neskôr.

Jedno vysvetlenie nestačí 

Pulzácie môžu odvrhnúť veľké množstvo hmoty (plynu) a vedci tvrdia, že vyvrhnutie 10 hmotností Slnka z hviezdy s počiatočnou hmotnosťou 115 hmotností Slnka presne vyhovuje pozorovaniam. Smith však upozorňuje, toto nevyhnutne nevylučuje iné možnosti. Ďalej vysvetľuje, že scenár párovej pulzačnej nestability poskytuje širokú škálu predpovedí, ktoré sú konzistentné s pozorovaniami mnohých supernov. Možné sú aj iné hypotézy: napríklad, že hviezda môže byť tzv. magnetar – neutrónová hviezda s extrémne silným magnetickým poľom, ktoré zosilňuje následky kolapsu. Dajme tomu, že scenár s magnetarom nepredpovedá explozívne vyvrhnutie materiálu 30 rokov pred explóziou supernovy –neznamená to však, že sa to nemôže stať, argumentuje Smith. Jedno vysvetlenie pravdepodobne nestačí pre všetky supersvietivé supernovy, lebo jednoducho vykazujú príliš veľkú rozmanitosť. Teraz už majú astronómovia nový parádny nástroj vo svojej súprave náradia na výskum hviezdnych explózií.

RNDr. Zdeněk Komárek

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 11/2018.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

Komentáre