Supernova (zveždyna)

Izvor: Metapedia
Skoči na: orijentacija, traži
HrvatGrb.png

Supernova (čakav. zveždýna, kajkav. zvezdáča) je iznenadna pojava dotad nepoznate blještave zvijezde na nebu: To je katastrofalna eksplozija zvijezde pri kojoj se oslobađa ogromna energija, pa supernova svojim sjajem zasjeni ostatak pripadne galaksije. To su dotad nepoznate zvijezde, jer se antičkim astronomima koji nisu imali teleskopa, prividno činilo kako su to posve "nove" zvijezde, a prvu od njih je zapisao grčki astronom Hiparh (190—120. pr.Kr.).

Abstract

Supernova: The main astronomical, structural, historical, and cultural properties of explosive giant stars or supernovae are shortly presented, including their local knowledge in Croatia and Adriatic.

Definicija supernove

Supernova je jaka iznenadna eksplozija divovske zvijezde, koja izbacuje ogromnu energiju za iznimno kratak vremenski period. Sjaj supernove u odnosu prije tog praska se poveća više milijuna puta. Nakon eksplozije sjaj joj opet postupno opada tijekom tjedana i/ili mjeseci. Supernova u jednom kratkom roku zasjenjuje svojim blještavim sjajem cijelu pripadnu galaksiju. Suncu bi bilo potrebno oko 10 milijardi godina da uopće proizvede toliku energiju tek jedne prosječne supernove tipa II.

Ali naše Sunce je ipak suviše sitno, da bi ikada moglo prasnuti kao supernova. "Nova" je latinska riječ koja znači "novi", što upućuje kako se radi o vrlo sjajnoj i prividno novoj zvijezdi na nebeskom svodu. Prefiks "super" odvaja tj. razlučuje supernovu od obične pojačane "nove" zvijezde koja također naglo poveća svoj sjaj, jer ova poveća sjaj u manjoj eksploziji i kroz drugačiji mehanizam od supernove.

Podjela tipova

Postoji više različitih tipova supernove:

  • Supernova tipa II. je ekspozija masivne zvezde (masa preko 10 masa Sunca), koja time završava svoju evoluciju. U posljednjim fazama proizvodnje energije nuklearnom fuzijom, u svojoj jezgri ta zvijezda naglo postane nestabilna, jer više ne može stvoriti dovoljno energije da se suprotstavi gravitaciji svoje vlastite ogromne mase, pa zato doživi kolaps pod utjecajem sile teže. Nakon eksplozije supernove ostaje zvjezdani ostatak kao mala neutronska zvijezda tj. pulsar ili gravitacijska Crna rupa. Više od 90% ukupne odbačene energije pri eksploziji se izbaci preko neutrina, a tek mali dio ode kao svjetlost i mehanička energija.
  • Drugačiji složeni način nastanka supernove ima supernova tipa Ia. Mehanizam toga je što se bijeli patuljak nalazi kao dvojna zvijezda uz golemu zvijezdu koja je u završnom fazama svog puta na HR diagramu, tj. u fazi crvenog diva. Kad uđe u fazu crvenog diva, druga veća zvijezda tada naglo poveća svoj obujam, pa tvar iz nje polako klizi na bijelog patuljka koji time ubrzano povećava svoju masu.

U jednom trenutku i njegova povećana masa dostiže do kritične (Čandrasekarove) granice, pa na tom pratiocu odjednom počinje nekontrolirana nuklearna fuzija vodika koja će ga potpuno uništiti u ogromnoj eksploziji. Ovaj tip supernove je različit od površinske termonuklearne eksplozije na bijelim patuljcima, koja tek izaziva jednu blažu podvrstu običnih nova.

U obadva ta tipa supernovih (tip II i tip Ia) posljedična eksplozija izbacuje većinu ili svu zvjezdanu tvar golemom silom. Dvojna supernova tipa Ia većinom postiže veću apsolutnu magnitudu od jednostavne supernove tipa II. Drugi rjeđe vidljivi tipovi supernovih su supernove tipa Ib i supernove tipa Ic. Eksplozija supernove šalje udarne valove u okolni svemir koji odnose i prosipaju zvjezdanu tvar u međuzvjezdani prostor, pa ova tvar potom formira maglicu oko ostatka supernove.

Poznate supernove

Tijekom povijesti, u našoj Galaktici su dokumentirane najmanje tri jače eksplozije supernovih. Stari Kinezi u srednjem vijeku su zapisali kako su vidjeli supernovu 1054. godine. Pojavila se dotad nepoznata sjajna zvijezda koja se mogla uočiti čak i po dnevnom svjtlu. Danas ostatke ovog praska poznajemo kao Rakovu maglicu (Rakovica) u zviježđu Bika. Iduća supernova je zabilježena 1572. godine i poznata je kao Tycho-Bracheova zvijezda. Slijedeća je Keplerova supernova i pojavila se na nebu 1604. godine.

U galaksiji veličine Mlječnog puta načelno-statistički bi se trebalo dogoditi prosječno jedna supernova oko svakih 100 godina, pa ipak se posljednja poznata supernova u Mliječnom putu dogodila pred više od 4 stoljeća. Veliki dio naše Galaktike ne možemo videti zbog absorpcije prašinom koje najviše ima oko središta Mliječnog puta. Astronomi ipak već dugo čekaju da konačno vide neku eksploziju supernove i u našoj Galaksiji.

1987. godine u satelitskoj galaktici blizu Mliječnog puta, tj. u Velikom Magelanovom oblaku (čakav. Velamàća), eksplodirala je supernova koja nosi naziv Supernova-1987a. To je dosad najbliža supernova koju su noviji astronomi mogli bolje promatrati pomoću suvremenih instrumenata. Tijekom jedne godine vidi se po nekoliko desetaka udaljenih supernovih u inim daljim galaktikama.

Mehanizam supernove

Supernova obično nastaje nakon što masivna zvijezda potroši svoje nuklearno gorivo, pri čemu jezgra postaje nestabilna pa kolabira. Pored energije elektromagnetskog zračenja, pri eksploziji supernove mnogo više energije se oslobodi kao kinetička energija čestica i u vidu neutrina. Donekle slična ovoj pojavi je i blaža eksplozija "nova", koja se od supernove razlikuje po tomu što ju ista zvijezda može proizvesti po više puta uzastopce, a pri tom ne eksplodira cijela zvijezda, nego samo njen vanjski sloj poput ljuske, koji obično iznosi oko stotisući dio mase nove zvijezde. Po svršetku praska nove, sjaj zvijezde se opet vraća na raniju uobičajenu razinu, pa ona ne nestaje samo kao maglica.

Za razliku od nove, supernova je totalna eksplozija skoro cijele zvjezdane masa, pa se njen sjaj više nikad ne vraća na prijašnju razinu, nego od zvijezde preostane samo sitna neutronska zvijezda tj. pulsar, ili supernova posve kolabira u gravitacijsku "crnu rupu", ako joj je masa prije supernove bila veća od najmanje trostruke mase Sunca.

Učestalost supernova

Supernove se ne pojavljuju često: samo jedna na stotinu zvijezda sposobna je tako eksplodirati kao supernova i samo su rijetke od njih u konačnoj fazi svoga životnog vijeka, a još su rjeđe dovoljno blizu da bi se mogle vidjeti kao neuobičajeno blistave zvijezde. Prije pronalaska teleskopa, samo se izvanredno blistava zvijezda mogla nametnuti pažnji promatrača kao nešto što se pojavilo tamo gdje prije nije bilo vidljive zvijezde. Ipak se supernove mogu bar povremeno pojaviti i u prošlosti se to događalo — naravno bez ranije upozorbe.

Supernove kroz povijest

Jedna značajna supernova koja se pojavila na nebu u povijesnim vremenima pokazala se dne 4. srpnja 1054. Ovu supernovu iz 1054. primijetili su kineski astronomi, ali europski i arapski astronomi ju nisu opazili. Ta se supernova pojavila kao nova zvijezda, blješteći u zviježđu Bika žestinom koja je nadmašila sjaj Venere.

Ništa drugo na nebu nije bilo sjajnije od te nove zvijezde, izim Sunca i Mjeseca. Bila je tako blistava da se mogla vidjeti danju — i to ne samo kratkotrajno, već dan za danom kroz tri tjedna. Tada je polako počela blijediti, ali su prošle skoro dvije godine prije no što je postala suviše blijedom kako bi se mogla viditi golim okom.

Na tom mjestu koje su stari kineski astronomi označili kao područje ove supernove, danas se nalazi nemiran oblak plina nazvan "Rakovica" ili Rakova maglica, promjera oko 13 svjetlosnih godina. Švedski astronom Knut Lundmark prvi je 1921. upozorio kako bi to mogao biti preživjeli ostatak supernove iz 1054. Plinovi Rakove nebule još se gibaju prama van brzinom koja, izračunata unatrag pokazuje da se eksplozija koja ih potiće, dogodila odprilike baš u doba pojave te supernove zvijezde. Sjajna kakva je bila na nebu 1054. godine, ta supernova nije odaslala na Zemlju više od stomilijuntog dijela svjetlosti Sunca, a to teško da je dovoljno za ikakvo djelovanje na ljudska bića, osobito stoga jer je na toj razini ostala samo nekoliko tjedana.

No nije važna samo ukupna svjetlost, već i distribucija. Naše Sunce oslobađa vrlo aktivno zračenje u obliku X-zraka, ali supernova ima puno veći postotak svoje energije zračenja u području X-zraka. To isto vrijedi i za kozmičke zrake, drugi oblik visokoenergetskog zračenja. Ukratko, iako je svjetlost supernove iz 1054. bila tako blijeda u poredbi sa Suncem, ona je mogla nadmašiti Sunce svojom proizvodnjom X-zraka i kozmičkih zraka usmjerenih na Zemlju, bar u početnim tjednima eksplozije. Naravno, Rakova maglica nije nam preblizu i udaljena je oko 6.500 svjetlosnih godina.

Još blistavija supernova pojavila se 1006. Po izvješćima kineskih promatrača, čini se da je vjerojatno bila čak sto puta sjajnija od Venere, uz odgovarajuću količinu svjetlosti punog Mjeseca. Ova se spominje čak i u nekoliko europskih kronika, a bila je udaljena samo 4.000 svjetlosnih godina.

Nakon 1054. na našem su nebu bile samo dvije vidljive supernove. Godine 1572. pojavila se supernova u zviježđu Kasiopeja, koja je bila skoro tako blistava kao ona iz 1054., ali je bila dalje u svemiru. Konačno se jedna supernova pojavila u zviježđu Zmija 1604, a bila je znatno manje blistava od ranije tri spomenute, ali također i znatno udaljenija.

Neke supernove mogle su se pojaviti u našoj Galaktici i nakon 1604. pa ostati nama nevidljive tj. skrivene iza prostranih oblaka prašine i plina koji pokrivaju vanjske rubove galaktike. No kasnije ostatke supernovih mogu se ipak odkriti u obliku prstenova prašine i plina, kao što je npr. Rakovica, ali obično rjeđih i širjih, koji nagovještavaju supernove što su prasnule ostavši nam nezapažene, bilo zato što su bile skrivene prašinom ili stoga jer su se zbile daleko unatrag u vremenu.

Nekoliko snopića plina odkrivenih emitiranjem mikrovalova i nazvanih Kasiopeja-A, čini se da označava supernovu koja je eksplodirala podkraj 1600-tih godina. Ako je tako, tad je to posljednja supernova za koju se zna da je eksplodirala u našoj Galaktici, iako se u ono doba nije mogla vidjeti. Ta je eksplozija mogla biti znatno spektakularnija od supernove iz 1054. promatrana iz iste udaljenosti, ako se prosuđuje po jakom zračenju što ga sada emitira njezin ostatak. Međutim, ova je bila udaljena 10.000 svjetlosnih godina, pa vjerojatno ne bi bila mnogo sjajnija od prethodne — da se i mogla vidjeti.

Jedna supernova tzv. Supernova Vela, spektakularnija od svih koje su se ikad vidjele kasnije u povijesnim vremenima, bljesnula je na nebu možda prije 11.000 godina u predhistoriji kamenog doba, u vrijeme kad su u nekim dijelovima svijeta, ljudska bića bila pred skorim odkrivanjem ratarstva. Danas je od te supernove ostao tek plašt plina u zviježđu Jedro (Vela) kojega je 1939. prvi odkrio astronom Otto Struve (1897—1963). Taj je plašt nazvan Gumova maglica, po australskom astronomu Colinu S. Gumu koji ga je prvi podrobno proučavao u 1950-im godinama.

Središte toga plinskog plašta udaljeno je od nas samo 1.500 svjetlosnih godina, što znači da je, od svih poznatih supernovih, ova eksplodirala najbliže nama. Jedan rub toga plinovitog plašta koji se još širi i stanjuje udaljen je od nas samo 300 svjetlosnih godina. Do nas bi mogao doći za otprilike 4.000 godina, ali tada će to biti tako rijetka razpršena tvar, da nas neće moći pogoditi ni na koji značajan način. Kad je ta obližnja supernova prasnula, na svojem je vrhuncu nekoliko dana mogla biti tako sjajna kao puni Mjesec, pa možemo zavidjeti onim predpoviesnim ljudskim bićima koja su bila svjedocima toga veličanstvenog prizora (i pripadnog zračenja).

Opasnosti za Zemlju

Ipak je čak i ta supernova Vela bila udaljena 1.500 svjetlosnih godina. Postoje zvijezde koje se nalaze na manje od stotog dijela te udaljenosti. Što ako neka zvijezda koja nam je doista blizu neočekivano postane supernova? Predpostavimo da jedna zvijezda iz Alpha Centauri, udaljena samo 4,4 svjetlosne godine, prasne u supernovu? Kad bi sjajna supernova, bljesnula na udaljenosti od 4,4 svjetlosne godine, u punom sjaju bi buknula 1/6 svjetlosti i topline Sunca i nekoliko bi tjedana trajao toplinski val kakvoga Zemlja nikad još nije iskusila.

Predpostavimo da npr. supernova bljesne u doba Božića, kao najsjajnija Betlehemska zvijezda koja je ikad postojala. U to doba godine na južnoj bi polukugli bio ljetni solsticij i Antarktik bi bio potpuno izložen stalnom Sunčevu svjetlu. Sunce bi, jasno, bilo slabo jer je na Antarktiku ono blizu horizontu čak i za solsticija. No južnija supernova Alpha Centauri bila bi visoko na nebu i dodala bi svoju doista značajnu toplinu toplini Sunca.

Antarktička ledena kapa morala bi tada pretrpiti štetu i obseg topljenja bio bi vrlo velik, pa bi razina mora znatno porasla s katastrofalnim učincima u mnogim dijelovima svijeta. Uz to ta razina mora ne bi se povukla brzo nakon što se supernova ohladi. Bile bi potrebne godine da se opet uspostavi ravnoteža. Zemlja bi bila okupana njezinim X-zrakama i kozmičkim zrakama, i to intenzitetima koje vjerojatno nikad prije nije primila, a nakon nekoliko godina obavio bi ju oblak prašine i plina, gušći od ikojeg s kojim se ranije susrela.

No to se ne može dogoditi, jer sjajnija dvojna zvijezda binarnog sustava Alpha Centauri ima odprilike istu masu kao Sunce pa ne može tako eksplodirati kao divovska supernova, ili kao bilo kakva nova, ništa više no što to može naše Sunce. Najviše što Alpha Centauri može postati je da se pretvori u crvenog diva, izbaci dio svojih vanjskih slojeva u obliku planetarne maglice i zatim se skupi u bijelog patuljka. Zasad se ne zna kada će se to dogoditi jer ne znamo koliko je stara, ali može se dogoditi tek nakon što se pretvori u crvenog diva, a čak i kad bi se to počelo događati sutra, ona bi vjerojatno ostala u fazi crvenoga diva nekoliko stotina miliuna godina.

Koja je dakle, najmanja udaljenost od nas na kojoj možda može prasnuti neka supernova? Prvo treba tražiti dovoljno masivnu zvijezdu, koja je barem 8 puta veća od Sunca, što je apsolutni minimum supernove, pa i zvijezdu koja je znatno masivnija od toga ako se očekuje prava supernova. Te masivne zvijezde nisu brojne, što je i glavni razlog zašto se supernove ne pojavljuju češće. Procijenjeno je kako u galaktici velikoj poput naše, može negdje nastati u prosjeku jedna supernova svakih 150 godina i naravno, rijetke će među njima biti razmjerno blizu nama.

Nama najbliža, bar donekle masivna zvijezda je Sirius (kajkav. Kusja i čakav. Pašica) s masom 2,1 puta većom od Sunčeve i udaljena je 8,63 svjetlosne godine, što je odprilike dvostruka udaljenost do Alpha Centauri. Čak i s tom masom, Sirius nije u stanju stvoriti pravu supernovu (možda tek običnu novu). Jednog će dana Sirius svakako eksplodirati, ali zbog njegove mase, njegov ukupni vijek trajanja na glavnom nizu iznosi samo oko 500 miliuna godina, a nešto je od tog vremena nedvojbeno isteklo. No ono vrijeme što mu je ostalo, još uz nastavak faze crvenog diva, mora značiti da mu je eksplozija opet odgođena za nekoliko stotina miliuna godina.

Koja je, dakle, najbliža masivna zvijezda već u eksplozivnoj fazi crvenoga diva? Najbliži pravi crveni div je Scheat u zviježđu Pegaz. Udaljen je samo oko 160 svjetlosnih godina, a golemi promjer mu je oko 110 puta veći od Sunčevoga. Ne zna se kolika je njegova masa, ali ako je to već njegov najveći opseg, masa je možda nešto malo veća od Sunčeve pa neće prijeći u fazu supernove. Ako je s druge strane, puno masivniji od Sunca i još se širi, njegova eksplozivna faza supernove još je odgođena za dugo vremena.

Nama najbliži masom doista veliki crveni div je Mira Ceti (= čakav. Orkulỳna) u zviježđu Kita (Cetus, čakav. Orkùle). Njezin je promjer čak 420 puta veći od Sunčeva: da se nalazi na mjestu Sunca, njezina bi vanjska površina bila preko Zemlje tj. u najdaljem rubu asteroidnog pojasa. Njezina masa mora biti puno veća od Sunčeve, a udaljena je od nas oko 230 svjetlosnih godina.

Postoje još tri razmjerno bliska crvena diva koji su još veći od Mire, a uz to nisu mnogo udaljeniji. To su Betelgeuse (čakav Šćapỳna) u zviježđu Orion (čakav. Šćapi), pa Antares (kajkav. Jerina i čakav. Šundrakŷr) u zviježđu Škorpion (čakav. Šundre) i RasAlgethi (kajkav. Ščemêrnica i čakav. Kaškỳna) u zviježđu Herkules. Sve su ove 3 potencialne supernove udaljene oko 500 svjetlosnih godina od nas.

Vanjske sveze

Poveznice

Reference

Elaborated and enlarged by GNU-license, almost from Croatian Wikinfo and Chakavian WikiSlavia.

Dobavljeno iz "http://hr.metapedia.org/m/index.php?title=Supernova_(zveždyna)&oldid=35002"