Nový druh supernovy

  • Marcel Škreka | 17 December 2009
    Stelárna astronómia
Supernova SN 2007bi sa ukázala byť prvou svojho druhu. Vedci ju pre jej výnimočnú jasnosť prirovnávajú k hviezdam podobným tým, aké obývali raný vesmír. Tieto hviezdy obsahovali len málo prvkov hmotnejších ako vodík a hélium. Vhodné prostredie pre vznik takýchto hviezd dnes nájdeme hlavne v trpasličích galaxiách.

Za jej objav v roku 2007 vďačíme projektu SNfactory. Počas nasledujúcich 18 mesiacov bola sledovaná ďalekohľadmi VLT a Keck. Z týchto pozorovaní vyplýva, že explodujúca hviezda mala nezvyčajne veľkú hmotnosť, ktorú vedci odhadli na najmenej 200 násobok hmotnosti Slnka. Na rozdiel od ostatných supernov, keď sa hviezda pri výbuchu premení na čiernu dieru, bola SN2007bi roztrhaná a rozviata do priestoru. Takýto typ supernov bol teoretikmi predpovedaný už pred niekoľkými desaťročiami, no nikdy až doteraz sa nepozoroval.

Mohutnej explózii SN2007bi predchádzala nekontrolovateľná produkcia párov elektrón - pozitrón v jej jadre. Stabilitu hviezdy zabezpečuje rovnováha medzi gravitačnou silou a tlakom žiarenia (produkciou energie termonukleárnou reakciou). V SN 2007bi došlo k porušeniu tejto rovnováhy práve vytváraním elektrónovo - pozitrónových párov.

Tie vznikajú pri interakcii gama fotónov s jadrami atómov a ich produkcia je silne závislá na energii gama fotónov a typu jadier. Energia gama fotónov v dôsledku vytvárania párov poklesla a tým pádom aj tlak, ktorý vyvíjali na udržanie stability hviezdy. Jadro preto začína kolabovať, čím sa zvyšuje teplota a urýchľuje termonukleárna reakcia. Tá pohlcovanie gama fotónov len zvýši. Proces prebieha  lavínovite a dochádza k termonukleárnemu výbuchu. Výbuch je natoľko mohutný, že z hviezdy nezostane ani čierna diera a celá sa rozplynie do priestoru.

Projekt SNfactory našiel doteraz asi 1000 supernov všetkých typov a nazhromaždil tisíce spektier. Vedci z projektu sa najviac zamerali na typ supernov označovaný ako typ Ia, pomocou ktorých sa dá skúmať minulosť rozpínania vesmíru.

Termonukleárny výbuch v jadre SN 2007bi pripomína typ Ia, no s omnoho dlhším trvaním a silou. (Pri type Ia dochádza výbuchu bieleho trpaslíka na ktorom sa naakumulovala hmota s hmotnej sesterskej hviezdy.) Jasnosť supernovy bola asi 10 krát väčšia ako pri ostatných doteraz pozorovaných supernovách typu Ia. Porovnaním spektier s namodelovanými spektrami pomocou počítača ostala vedcom len jedna možnosť: jedná sa o doteraz len na papieri existujúci typ supernovy.

Pred explóziou bol jadrovým odpadom v jadre hviezdy kyslík. Termonukleárna explózia vyprodukovala veľké množstvo rádioaktívneho niklu, ktorého rozpad dodával energiu vyvrhnutému plynu a umožnil tak aby bola supernova viditeľná po dlhý čas.

Objav prvej supernovy tohto typu v trpasličej galaxii je závažný. Trpasličie galaxie sú málo svietivé a obsahujú len málo prvkov ťažších ako hélium. Nachádzajú sa všade vo vesmíre, no práve pre ich malú jasnosť sa len ťažko študujú. SN 2007bi tak upozornila na dôležitosť výskumu týchto menších kolegov našej Galaxie.

SN je síce prvou supernovou svojho druhu, no vedci veria, že nie poslednou.