Astronómovia objavili super supernovu

Jedna z vecí, ktorú ľudia majú na astronómii radi, je fakt, že sa v nej používajú obrovské čísla. Je to pravda aj v prípade keď sa tieto čísla týkajú ohromných výbuchov uvoľňujúcich nepredstaviteľné množstvá energie. Keď hviezda - červený obor - vybuchuje ako supernova, môže na krátko prežiariť svoju domovskú galaxiu obsahujúcu miliardy hviezd. Ak to znie pôsobivo, pouvažujte nad novým typom supernovy, ktorá je zhruba 100 krát svietivejšia než „normálne“ supernovy. Od 60-tych rokov 20. storočia boli tieto super supernovy známe ako supernovy s párovou nestabilitou (angl. pair-instability supernovae, skr. PISN) a existovali len v teoretických výpočtoch. Ale nedávno medzinárodný tím astronómov informoval v časopise Nature, že pozorovali takúto explóziu počas 2-ročného intervalu začínajúceho aprílom 2007. Podobne ako v prípade jej menej energetických súrodencov, výbuchy PISN nastávajú, keď veľmi hmotná hviezda už nemôže produkovať dostatok energie vo svojom jadre na vyrovnanie rovnováhy voči gravitácii pôsobiacej smerom do vnútra. Ale zatiaľ čo normálna supernova vzniká z hviezdy - predchodcu s hmotnosťou asi 8 až 100 hmotností Slnka, „špeciálne“ supernovy, tzv. PISN, vznikajú pri smrti hviezd s hmotnosťami okolo 150 až 240 hmotností Slnka. Pri takej veľkej hmotnosti je jadro hviezdy stlačené na také vysoké hodnoty tlaku a teploty, že pri jadrových reakciách vznikajú extrémne energetické fotóny gama žiarenia, ktoré sa doslovne premieňajú (podľa známeho Einsteinovho vzorca E=mc²) na páry častíc – elektróny a ich antičastice - pozitróny. Na rozdiel od fotónov, páry častíc nevyvíjajú dostatočne silný tlak, ktorý by zabránil gravitačnému kolapsu hviezdy. Ako hviezda kolabuje, teplota a tlak dosiahnu také hodnoty, že sa zapáli jadrové palivo v celej hviezde. Jadrové reakcie potom poháňajú devastujúcu explóziu, ktorá rozfúkne celú hviezdu do priestoru. Nezostane žiadny kompaktný zvyšok, ani neutrónová hviezda ani čierna diera. Supernova 2007bi bola objavená na snímke získanej v apríli 2007. Tím astronómov, ktorý ju objavil, hneď rozpoznal jej neobvyklú podstatu. Na štúdium tejto supernovy bol vytvorený medzinárodný tím vedený Avishayom Gal-amom (Weizmann Institute of Science, Izrael). On so svojimi spolupracovníkmi sledoval výbuch a rozpínajúce sa zvyšky rôznymi ďalekohľadmi a zistil, že supernove trvalo nezvykle dlhý čas (70 dní) kým dosiahla maximum svietivosti a že bola oveľa svietivejšia než väčšina supernov a jej slabnutie bolo tiež oveľa pomalšie než pri typických supernovách. To sú kľúčové indikátory, že SN 2007bi bola obzvlášť energetická. Spektrá získané v auguste 2008 pomocou Keckovho 10-metrového ďalekohľadu ma Havaji ukázali, že väčšina svetla z tejto supernovy pochádzala z rádioaktívneho rozpadu niklu 56, ktorý sa vytvoril pri výbuchu. Vysoká svietivosť znamená, že supernova vyvrhla veľké množstvo hmoty a to je práve to, čo očakávajú teoretici pri supernovách typu PISN. Gal-Yam s kolegami informujú, že SN 2007bi sa zdá byť jasným prípadom PISN. Množstvo dôkazov vedie k záveru, že tu existovalo mohutné héliové jadro (okolo 100 hmotností Slnka) a že sa vytvorilo veľké množstvo rádioaktívneho niklu. Supernova SN 2007bi je prvým skutočne presvedčivým prípadom supernovy s párovou nestabilitou (PISN). Ale pre niektorých teoretikov, tvorcov teórie PISN, nie je tento prípad úplne istý. „Ja dávam 50% šancu tomu, že ide o supernovu s párovou nestabilitou,“ hovorí Stan Woosley (University of California, Santa Cruz). „Takéto prípady sú veľmi vzácne a ja si nie som istý, napriek úcte k autorom práce o tejto supernove. Myslím si, že by mali skúsiť prejsť všetkými testami, ktoré môžu vymyslieť.“ Ak je SN 2007bi naozaj supernovou typu PISN dá astronómom nielen možnosť pozorovať nový typ explózií hviezd, ale ponúkne im aj pohľad na energetické procesy, ktoré mali bežne nastávať v ranom vesmíre. Predpokladá sa totiž, že supernovy s párovou nestabilitou nastávajú vo hviezdach s hmotnosťou nad 150 hmotností Slnka. Také hmotné hviezdy dnes v Mliečnej ceste síce nevznikajú, lebo mohli vznikať len v prostredí s veľmi nízkym zastúpením prvkov ťažších než vodík a hélium. Takéto podmienky prevládali v ranom vesmíre, ale nie dnes. Hostiteľská galaxia supernovy SN 2007bi je od nás vzdialená 1,6 miliardy svetelných rokov a zdá sa, že ide o mladú trpasličiu galaxiu, ktorá pravdepodobne nemala dostatok času na tvorbu ťažších chemických prvkov. Supernovy PISN však produkciou a rozptyľovaním týchto ťažších prvkov pomáhajú vytvoriť suroviny, ktoré umožňujú vznik planét a života.

RNDr. Zdeněk Komárek