Novo vzniknuté čierne diery podporujú explozívnu silu supernov

Medzinárodný tím vedcov, vrátane dvoch astronómov z NASA Marshall Space Flight Center v Huntsville, Alabama, pozoroval supernovu so zvláštnou rádiovou emisiou. V januárovom čísle časopisu Nature tím vedený Zsoltom Paragim z Joint Institute for Very Long Baseline Interferometry in Europe (skr. JIVE, slov. Spojený ústav pre interferometriu s veľmi dlhou základňou v Európe) priniesol nové detaily týchto vysoko energetických explózii. Supernova SN 2007gr bola objavená menej než 5 dní po explózii vo vzdialenosti len asi 35 miliónov svetelných rokov, čo ju činí jednou z najbližších supernov typu I c doteraz pozorovaných zo Zeme na rádiových vlnách. Supernovy sú známkou násilnej smrti hmotných hviezd po kolapse jadra nasledovaným gigantickou explóziou, ktorá vyvrhne vonkajšie vrstvy hviezdy ako rozpínajúcu sa ohnivú guľu. Ako sa zvyšky po výbuchu rozpínajú, chladnú a spomaľujú sa a ich vyžarovanie sa presúva k dlhším vlnovým dĺžkam, z röntgenovej oblasti do rádiovej. Okrem expandujúcich zvyškov vzniká z kolabujúceho jadra supernovy I c čierna diera. Supernova SN 2007gr bola dosť blízko a bola aj objavená dosť skoro na to, aby bola nádejným kandidátom na intenzívne pozorovania. „Dynamiku explózií v typickej supernove limituje rýchlosť rozpínajúcej sa hmoty na približne 3 percentá rýchlosti svetla, teda asi 10 000 km/s,“ povedala Chryssa Kouveliotouová z Marshallovho centra , ktorá je spoluautorom tejto novej štúdie. „Ale my sme pri tomto novom objekte zaznamenali plyn pohybujúci sa rýchlosťou asi 20 násobne vyššou.“ Supernovy typu I c sú tiež spájané s iným energetickým javom v astrofyzike vysokých energií – so zdrojmi gama zábleskov. Hoci väčšina energie gama zábleskových zdrojov sa uvoľní vo výtryskoch pohybujúcimi sa takmer rýchlosťou svetla, zatiaľ ešte nebol pri žiadnej supernove typu I c nikdy pozorovaný dôkaz takej vysokej rýchlosti rozpínania. Kouveliotouová dala rýchlo dokopy medzinárodný tím rádioastronómov. Tento tím viedol Zsolt Paragi a pracovalo v ňom 14 členov z 12 inštitúcií zo 7 krajín: USA, Holandska, Maďarska, Veľkej Británie, Kanady, Austrálie a Južnej Afriky. Tento tím navrhol použiť zobrazovaciu metódu s najvyšším rozlíšením: Interferometriu na veľmi dlhej základni (angl. Very Long Baseline Interferometry, skr. VLBI), ktorá by bola schopná zachytiť extrémne slabé žiarenie zo supernovy SN 2007gr a ukázala detaily procesu explózie. Pri metóde VLBI pracuje súčasne spoločne viacero rádioteleskopov vzdialených od seba až tisíce kilometrov. Astronómovia využili možnosti Európskej siete VLBI, v ktorej sú údaje zasielané v reálnom čase z rádioteleskopov do spoločného centrálneho ústavu na spracovanie dát v Holandsku. Rýchla analýza dát zo supernovy SN 2007gr, získaná 22 dní po počiatočnom objave, ukázala, že zdroj bol ešte stále pozorovateľný v rádiovej oblasti. Na základe tohto výsledku tím vykonal ďalšie pozorovania pomocou Európskej siete VLBI a Green Bank Telescope v Pocahontas County, Západná Virgínia. Po prvý raz vedci namerali v takomto zdroji stredne relativistickú expanziu. Iný prístroj, Westerbork Synthesis Array Telescope, zohral dôležitú úlohu pri získavaní tohto výsledku vďaka svojej veľkej zbernej ploche, ktorá značne zlepšila citlivosť pozorovaní pomocou VLBI. Pozorovania z Westerborku skombinované s dátami z Very Large Array (VLA) v Socorro v Novom Mexiku zabezpečili nezávislé meranie hustoty toku rádiového žiarenia, alebo ak chcete, jasnosti, zdroja. Počas druhej série pozorovaní bol zdroj menej jasný, keď bol meraný vo vysokom rozlíšení pomocou globálnej siete rádioteleskopov VLBI, než bol pri pozorovaní s rádioteleskopom vo Westerborku. Tím rádioastronómov konštatoval, že tento rádioteleskop zachytil všetky rádiové vlny prichádzajúce zo supernovy, zatiaľ čo VLBI „zazoomoval“ tak silno, že pozoroval len časť zdroja. „To bola synergia medzi týmito rádiovými observatóriami, ktorá viedla k nášmu objavu,“ povedal Alexander van der Horst, spoluautor článku v Nature. „Zoomovanie a od odzoomovanie na supernovu nás viedlo k záveru, že odhodený materiál sa musel rozpínať veľmi rýchlo.“ Hoci vykazovala zvláštnosti v rádiovej oblasti, inak bola supernova SN 2007gr celkom normálnou supernovou typu I c. Zdalo sa, že len malá časť hmoty vyvrhnutej pri explózii dosiahla rýchlosť aspoň polovice rýchlosti svetla, čo vedci nazývajú stredne relativistická rýchlosť. Podľa terajších výskumov, táto stredne relativistická hmota bola usmernená do úzkeho bipolárneho kužeľa, alebo výtrysku (angl. jet). Tím astronómov konštatoval, že je možné, aby väčšina, alebo aj všetky supernovy typu I c produkovali bipolárne výtrysky. Obsah energie v nich sa dramaticky mení, zatiaľ čo celková energia explózie je štandardná. „Našli sme teraz dôkaz, že supernovy s relatívne slabými a stredne relativistickými výtryskami môžu byť detegované v našej blízkosti,“ povedala Kouveliotouová. „Takéto supernovy pravdepodobne reprezentujú väčšinu ich populácie.“ Tieto pozorovania poukazujú na to, ako astronómom umožňujú nové elektronické zariadenia Európskej siete VLBI rýchlo reagovať, keď sa vyskytne nejaký rýchly prechodný úkaz.

RNDr. Zdeněk Komárek