Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Detekována nejsvítivější supernova ve vesmíru

Detekována nejsvítivější supernova ve vesmíru

Umělecká představa rekodní supernovy ASASSN-15lh viditelná ze smyšlené exoplanety asi 10 000 světelných let od místa exploze.
Autor: Beijing Planetarium / Jin Ma

Astronomové z projektu ASAS-SN objevili v galaxii vzdálené přes dvě miliardy světelných let supernovu svítivější než 500 miliard Sluncí. Tato pravděpodobně nejsvítivější supernova, jaká kdy byla doposud detekovaná v celém vesmíru, tak přináší velké otazníky do současných astrofyzikálních modelů. Vědci se zatím marně snaží se vysvětlit její vznik.

Dalekohledy projektu All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN). Autor: Wayne Rosing
Dalekohledy projektu All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN).
Autor: Wayne Rosing
Přehlídka ASAS-SN (All Sky Automated Survey for Supernovae) řízená z Ohio State University v USA, ve spolupráci s astronomy v Číně a Chile, skenuje každých několik dnů pomocí soustavy 14cm refraktorů a citlivých CCD kamer celou jižní a severní oblohu a hledá nové objekty (tzv. tranzienty). ASAS-SN objevuje novou supernovu jasnější 17 magnitudy průměrně zhruba každé dva dny. Ovšem kandidát ASAS-SN15lh, který 14. června 2015 objevili Subo Dong, Ben Shappee, Jose Prieto, Kris Stanek a další členové kolektivu, vzbudil velký zájem. Spektroskopickým sledováním z různých teleskopů bylo záhy jasné, že ASAS-SN15lh patří do kategorie vzácných super-svítivých supernov (SLSN – super-luminous supernovae). Jak takováto vzplanutí vznikají? To se vědci snaží osvětlit.

Supernova - zánik masivní hvězdy

Ke konci svého života vytvoří masivní hvězdy s počáteční hmotností vyšší než asi 8 Sluncí ve svém středu železné jádro o hmotnosti přibližně 1.5 Slunce a rozměrech Země. Když dosáhne železné jádro kritické hmotnosti, zkolabuje během zlomku sekundy do neutronové hvězdy o velikosti cca 10 km. Tím se uvolní velké množství gravitační potenciální energie (přesněji cca 3x1053 ergů, 1 erg = 10-7 J, což je mnohonásobně víc než vyzáří Slunce během svého života). Nastává mimořádně energetické vzplanutí známé jako supernova [1].

U obyčejných supernov je většina této energie přeměněna na neutrina, jejichž malá část je dosud ne plně objasněným způsobem absorbována hvězdou a způsobí tak explozi supernovy. Typické kinetické energie běžných supernov jsou asi 1051 ergů, ale celkové množství vyzářené energie je asi stokrát menší. Důvod je ten, že obálka hvězdy vyvržená supernovou se musí nejprve dostatečně rozepnout, aby mohla efektivně svítit, a toto rozpínání spotřebuje většinu energie supernovy. Výbuch běžné supernovy vytvoří také několik setin či desetin hmotnosti Slunce radioaktivního niklu, jehož pozdější rozpad a s tím spojené uvolňování energie ovlivňuje pozorovanou svítivost.

Super svítivé supernovy - ještě stokrát svítivější

Vlevo snímek s hostující galaxií v nepravých barvách před explozí supernovy ASASSN-15lh pořízený přes Dark Energy Camera (DECam). Vpravo snímek stejné části oblohy se supernovou pořízený přes 1m dalekohled  Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT). Autor: The Dark Energy Survey, B. Shappee and the ASAS-SN team
Vlevo snímek s hostující galaxií v nepravých barvách před explozí supernovy ASASSN-15lh pořízený přes Dark Energy Camera (DECam). Vpravo snímek stejné části oblohy se supernovou pořízený přes 1m dalekohled Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT).
Autor: The Dark Energy Survey, B. Shappee and the ASAS-SN team
Během posledních několika málo let začali vědci postupně odkrývat bohatost pozorovatelných projevů supernov, které ukončují život hmotných hvězd. Jedním z objevů je i kategorie super-svítivých supernov, jejichž celková vyzářená energie dosahuje i více než 1051 ergů a jsou tak asi stokrát svítivější než běžné supernovy. Je tedy zjevné, že modely běžných supernov jsou naprosto nedostatečné pro vysvětlení SLSN.

Mezi několik alternativních modelů SLSN patří kolaps hvězd více než stokrát hmotnější než Slunce, což může mít za následek vytvoření až několika desítek slunečních hmotností radioaktivního niklu, nebo přeměna rotační energie rychle rotující neutronové hvězdy s velmi silným magnetickým polem (tzv. magnetar) na záření. Ve druhém případě by byly SLSN potenciální příbuzné jasným zábleskům záření gamma.

ASAS-SN15lh: vzácný exemplář?

Světelné křivky supernovy ASASSN-15lh a dalších supernov pro srovnání. V maximu je supernova ASASSN-15lh asi 200× svítivější než typická supernova typu Ia a více než dvakrát svítivější než předchozí držitelka rekordu supersvítivých supernov označená jako iPTF13ajg. Autor: ASAS-SN team
Světelné křivky supernovy ASASSN-15lh a dalších supernov pro srovnání. V maximu je supernova ASASSN-15lh asi 200× svítivější než typická supernova typu Ia a více než dvakrát svítivější než předchozí držitelka rekordu supersvítivých supernov označená jako iPTF13ajg.
Autor: ASAS-SN team
Celková vyzářená energie ASAS-SN15lh však dělá problémy všem těmto modelům. Pozorované chování supernovy, především pak celková vyzářená energie 1,1x1052 ergů, by vyžadovalo přítomnost více než 30 hmotností Slunce radioaktivního niklu, což je obtížně dosažitelné. Maximální reálně dosažitelná rotační energie neutronové hvězdy je cca 3x1052 ergů, z čehož je možné v optimálním případě vyzářit cca třetinu, tedy 1052 ergů. A to je přibližně množství energie pozorované v případě ASAS-SN15lh. Pokud se model magnetaru potvrdí, svítivější supernova než ASAS-SN15lh tak nejspíš ve vesmíru vůbec nemůže existovat. Vědci tak patrně pozorovali nejsvítivější supernovu vůbec!

Rozuzlení zapeklitého problému ASAS-SN15lh a i jiných záhad v oboru supernov a hmotných hvězd snad přinesou další pozorování a důvtipnější teoretické modely. Tohoto výzkumu se však může zúčastnit každý! Přehlídka ASAS-SN zveřejňuje všechny své kandidáty volně online a mnoho potvrzujících pozorování poskytují amatérští astronomové se CCD kamerou a dalekohledem o velikosti několik desítek centimetrů. Ostatně mnoho z nich je spoluautory studie o ASAS-SN15lh.

Poznámky:

[1] Podle fyzikálního mechanizmu výbuchu dělíme supernovy na dva typy, jejichž výsledkem je relativně podobný průběh svítivosti a kinetická energie výbuchu. Termonukleární supernovy nastávají v bílých trpaslících a používají se pro měření kosmologických vzdáleností. Druhý typ supernov je spojen se závěrečnými fázemi vývoje hmotných hvězd, jak je popsáno v hlavním textu. Spektroskopicky se supernovy dělí na typ I (absence vodíku ve spektru) a typ II (vodík je ve spektru přítomen). Oba typy se ještě dělí na podtypy podle přítomností prvků jako hélium a křemík, tvaru spektrálních čar a tvaru světelné křivky. Termonukleární supernovy jsou výhradně spektroskopického typu Ia (absence vodíku a hélia, přítomnost křemíku), zatímco supernovy z hmotných hvězd mohou být typu I i II, přičemž křemík ve spektru obecně chybí. ASAS-SN15lh nevykazuje ve spektru vodík, ale díky podobnosti s jinými známými objekty je spojována s hmotnými hvězdami.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Původní publikace na Science.sciencemag.org
[2] Projekt ASAS-SN



O autorovi

Štítky: Supernova, ASAS-SN, ASAS-SN15lh


39. vesmírný týden 2016

39. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 26. 9. do 2. 10. 2016. Měsíc bude v novu. Venuše, Mars a Saturn najdeme večer stále jen nízko nad obzorem. Neptun a Uran můžeme pozorovat celou noc. Na ranní obloze můžeme před svítáním pozorovat kužel zvířetníkového světla do něhož před východem Slunce stoupá planeta Merkur a bude zde také srpek Měsíce.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Pradědovy Perseidy 2016

Píše se rok 258, 10. srpen. Na rošt nad horké uhlí je položen správce chrámové pokladny před několika dny popraveného papeže Sixta II a je opékán zaživa. Po chvíli volá: „Z jedné strany jsem již opečený, pokud mě chcete mít dobře udělaného, je čas mě otočit na druhou stranu.“ Toto utrpení podstoupil

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

ISS

Stanice ISS nízko nad JV obzorem,začínají večerní přelety nad ČR.

Další informace »