Astronómovia svedkami výbuchu supernovy

Niekedy ste na pravom mieste v pravý čas. A to bol presne aj prípad, keď sa blízka hviezda stala supernovou, zatiaľ čo ju vedci už pozorovali. Astronómovia na ňu rýchlo namierili Hubblov kozmický ďalekohľad (HST) patriaci  NASA. Spoločne s ďalšími kozmickými i pozemskými ďalekohľadmi nám Hubblov ďalekohľad zabezpečil miesto v prvom rade pri sledovaní prvých momentov zániku hviezdy a dal nám tak komplexný pohľad na najranejšie štádium explózie supernovy. „Hubble“ preskúmal hmotu vyvrhnutú hviezdou za posledný rok jej života, ktorá bola veľmi blízko k supernove. Tieto pozorovania umožnili astronómom pochopiť, čo sa dialo s hviezdou pred jej výbuchom a takisto zabezpečí astronómom včasný varovný systém pri iných hviezdach, ktoré sa chystajú explodovať.

Podobne ako v prípade svedka násilnej smrti, HST dal nedávno vedcom nebývalý a vyčerpávajúci pohľad na prvé chvíle kataklizmatického výbuchu. „My sme zvykli rozprávať o supernove podobne ako keby sme boli kriminalisti, ktorí majú odhaliť fakty a ukázať, čo sa s hviezdou stalo“, vysvetľuje Ryan Foley z University of California, Santa Cruz (USA), vedúci tímu, ktorý uskutočnil tento výskum. „Teraz sme ale v inej situácii, pretože teraz skutočne vieme, čo sa stalo a aj sme naozaj videli zánik hviezdy v reálnom čase.“

Supernova označená teraz ako SN 2020fqv sa nachádza v jednej z dvojice interagujúcich galaxií nazývaných „Motýľové galaxie“ a označené NGC 4567 a NGC 4568. Nachádzajú sa od nás vo vzdialenosti 60 miliónov svetelných rokov a premietajú sa nám do súhvezdia Panny. Supernova bola objavená v apríli 2020 zariadením Zwicky Transient Facility na Palomar Observatory v San Diegu v Kalifornii. Astronómovia si uvedomili, že supernova bola simultánne pozorovaná aj pomocou Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) -  družicou NASA určenou primárne na objavovanie exoplanét, ale so schopnosťou zaznamenávať aj iné javy. Vedci na supernovu  namierili HST a aj množstvo pozemských ďalekohľadov. Takto spoločne dali tieto observatóriá prvý ucelený pohľad na hviezdu v najranejšom štádiu jej deštrukcie a ich pozorovania umožnili preskúmať cirkumstelárny (okolohviezdny) materiál vyvrhnutý hviezdou v poslednom čase. 

„Málokedy totiž máme možnosť preskúmať túto cirkumstelárnu hmotu, keďže je viditeľná len veľmi krátky čas a zvyčajne nezačíname pozorovať supernovy skôr ako niekoľko dní po ich explózii,“ objasňuje Samaporn Tinyanont, hlavný autor práce publikovanej v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. „Pre túto supernovu sme boli schopní získať superrýchle pozorovania pomocou HST, ktoré dali doteraz nebývalé pokrytie oblasti v blízkosti vybuchujúcej hviezdy.“ Vedecký tím sa pozrel aj na pozorovania tejto hviezdy z  HST z obdobia 90-tych rokov 20. storočia. Družica TESS zabezpečila snímky hviezdy a jej okolia každých 30 minút, pričom sa začalo niekoľko dní pred explóziou. Pokračovalo sa počas výbuchu a pozorovanie pokračovalo niekoľko týždňov. HST bol použitý potom znova len niekoľko hodín po tom, ako astronómovia po prvý raz zachytili explóziu tejto supernovy. Zo štúdie cirkumstelárneho materiálu pomocou HST vedci pochopili, čo sa dialo okolo hviezdy v predchádzajúcom desaťročí. Kombináciou všetkých informácií bol tím astronómov schopný vytvoriť detailný pohľad na posledné roky života hviezdy. Výbuch supernovy SN 2020fqv je Rosettskou doskou pre supernovy.

Tak ako pomohla Rosettská doska rozlúštiť egyptské hieroglyfy (pretože text na nej bol napísaný celkovo troma druhmi písma a medzi nimi aj po grécky), pomôže aj táto explózia vedeckému tímu pri skúmaní tohto javu v astronómii. Aj tu boli použité tri rôzne metódy na určenie hmotnosti explodujúcej hviezdy. Tie zahŕňajú porovnanie vlastností a vývoja supernovy s teoretickými modelmi, použitie archívnej snímky hviezdy získanej z HST v roku 1997 a použitie pozorovaní na priame zmeranie množstva kyslíka v supernove, čo umožní zistiť hmotnosť hviezdy. Výsledky sú konzistentné a predstavujú hmotnosť 14 až 15 hmotností nášho Slnka. Presné určenie hmotnosti hviezdy, ktorá vybuchne ako supernova je rozhodujúce pre pochopenie ako hmotné hviezdy žijú a zomierajú. „Teraz sme mali po prvý raz možnosť overiť si hmotnosť explodujúcej hviezdy troma rôznymi metódami a všetky boli navzájom konzistentné,“ povedal Tinyanont. „Môžeme použiť tieto rôzne metódy a kombinovať ich, pretože je množstvo supernov, kde máme hmotnosti zistené len jednou metódou.“  Roky predtým než hviezdy explodujú, majú sklon stať sa aktívnejšími. Niektorí astronómovia poukazujú na červeného veľobra Betelgeuze, ktorý nedávno vyvrhol značné množstvo hmoty, ale čudovali by sa, ak by v blízkej budúcnosti vybuchol ako supernova. While Foley pochybuje, že Betelgeuze v bezprostrednej budúcnosti vybuchne. Skôr si myslí, že by sme mali explózie hviezd brať skutočne vážne. „Toto by mohlo byť akési varovanie,“ hovorí Foley. „Ak uvidíte hviezdu ako začína pulzovať, začína byť aktívnejšia, potom je možné, že by sme jej mali venovať viac pozornosti a skutočne sa pokúsiť porozumieť tomu, čo sa tu deje pred tým, než vybuchne. Ako postupne budeme objavovať a pozorovať viac a viac supernov, získame o nich kvalitné údaje a budeme schopní porozumieť lepšie tomu, čo sa deje v niekoľkých posledných rokoch života hviezd.

Publikované v časopise QUARK, 1/2022, RNDr. Zdeněk Komárek

Text k obrázku: Snímka z HST ukazuje pár galaxií NGC 4567 a 4568 a v detaile (štvorec vpravo hore) okolia jadra NGC 4568 supernovu SN 2020fqv.

Zdroj obrázka: https://hubblesite.org