Dette røntgenfoto fra Chandra viser Cassiopeia A (kort A), den yngste rest af supernova i Mælkevejen.
(Billede: © NASA / CXC / MIT / UMass Amherst / M.D.Stage et al.)
En blændende lys stjerne brister i udsigten i et hjørne af nattehimlen - den var ikke der for kun få timer siden, men nu brænder den som et fyr.
Den lyse stjerne er faktisk ikke en stjerne, i det mindste ikke længere. Det strålende lyspunkt er eksplosionen af en stjerne, der er nået slutningen af sit liv, ellers kendt som en supernova.
Supernovae kan kort overskue hele galakser og udstråle mere energi end vores sol vil i hele sin levetid. De er også den primære kilde til tunge elementer i universet. Ifølge NASA er supernovaer "den største eksplosion, der finder sted i rummet."
Historie om supernovaobservationer
Forskellige civilisationer registrerede supernovaer længe før teleskopet blev opfundet. Den ældste optagede supernova er RCW 86, som kinesiske astronomer så i A. D. 185. Deres optegnelser viser, at denne "gæstestjerne" forblev på himlen i otte måneder, ifølge NASA.
Før det tidlige 1600-tallet (da teleskoper blev tilgængelige) er der kun syv indspillede supernovaer, ifølge Encyclopedia Britannica.
Det, vi ved i dag som Crab Nebula, er den mest berømte af disse supernovaer. Kinesiske og koreanske astronomer registrerede denne stjerneeksplosion i deres optegnelser i 1054, og sydvestlige indianere kan også have set den (ifølge klippemalerier set i Arizona og New Mexico). Supernovaen, der dannede Crab Nebula, var så lys, at astronomer kunne se den i løbet af dagen.
Andre supernovaer, der blev observeret inden teleskopet blev opfundet, forekom i 393, 1006, 1181, 1572 (studeret af den berømte astronom Tycho Brahe) og 1604. Brahe skrev om sine observationer af den "nye stjerne" i sin bog, "De nova stella, "som gav anledning til navnet" nova. " En nova adskiller sig imidlertid fra en supernova. Begge er pludselige lysudbrud, da varme gasser blæses udad, men for en supernova er eksplosionen kataklysmisk og betyder slutningen på stjernens liv, ifølge Encyclopedia Britannica.
Udtrykket "supernova" blev ikke brugt før 1930'erne. Dens første brug blev af Walter Baade og Fritz Zwicky ved Mount Wilson Observatory, der brugte det i forhold til en eksplosiv begivenhed, de observerede, kaldet S Andromedae (også kendt som SN 1885A). Det var placeret i Andromeda Galaxy. De foreslog også, at supernovas sker, når almindelige stjerner kollapser i neutronstjerner.
I den moderne tid var en af de mere berømte supernover SN 1987A fra 1987, som stadig studeres af astronomer, fordi de kan se, hvordan en supernova udvikler sig i de første årtier efter eksplosionen.
Stjernedød
I gennemsnit forekommer en supernova cirka en gang hvert 50 år i en galakse på størrelse med Mælkevejen. Sagt på en anden måde, en stjerne eksploderer hvert sekund et eller andet sted i universet, og nogle af dem er ikke for langt fra Jorden. For omkring 10 millioner år siden skabte en klynge supernovaer ”Local Bubble”, en 300-lys-år lang, jordnøddesformet boble af gas i det interstellære medium, der omgiver solsystemet.
Præcis hvordan en stjerne dør, afhænger delvis af dens masse. Vores sol har for eksempel ikke nok masse til at eksplodere som en supernova (skønt nyheden for Jorden stadig ikke er god, for når først solen løber tør for sit nukleare brændstof, måske om et par milliarder år, vil den svulme op til en rød gigant, der sandsynligvis vil fordampe vores verden, før den gradvis afkøles til en hvid dværg). Men med den rigtige mængde masse kan en stjerne brænde ud i en fyrig eksplosion.
En stjerne kan gå supernova på en af to måder:
- Type I-supernova: stjerne akkumulerer stof fra en nærliggende nabo, indtil en løbsk atomreaktion antændes.
- Type II supernova: stjerne løber tør for nukleart brændstof og kollapser under sin egen tyngdekraft.
Type II supernovaer
Lad os først se på den mere spændende Type II. For at en stjerne kan eksplodere som en Type II-supernova, skal den være flere gange mere massiv end solen (estimater løber fra otte til 15 solmasser). Ligesom solen vil den til sidst løbe tør for brint og derefter heliumbrændstof i kernen. Imidlertid vil det have masser og tryk nok til at smelte sammen kulstof. Her er hvad der sker dernæst:
- Gradvis tyngre elementer bygger sig op i midten, og det bliver lagdelt som en løg, hvor elementer bliver lettere mod ydersiden af stjernen.
- Når stjernens kerne overgår en bestemt masse (Chandrasekhar-grænsen), begynder stjernen at implodere (af denne grund er disse supernovaer også kendt som kernekollaps-supernover).
- Kernen opvarmes og bliver tættere.
- Til sidst springer implosionen tilbage fra kernen og udviser det stjernemateriale ud i rummet og danner supernovaen.
Hvad der er tilbage er et ultratæt objekt kaldet en neutronstjerne, en bystørrelse, der kan pakke solens masse i et lille rum.
Der er underkategorier af type II supernovas, klassificeret ud fra deres lyskurver. Lyset fra Type II-L supernovas falder støt efter eksplosionen, mens Type II-P's lys forbliver stabilt et stykke tid, inden det formindskes. Begge typer har brintenes signatur i deres spektre.
Stjerner, der er meget mere massive end solen (omkring 20 til 30 solmasser) eksploderer måske ikke som en supernova, mener astronomer. I stedet falder de sammen for at danne sorte huller.
Type I-supernovaer
Supernovaer af type I mangler en hydrogensignatur i deres lette spektre.
Type Ia-supernovaer menes generelt at stamme fra hvide dværgstjerner i et tæt binært system. Når gassen fra ledsagerstjernen akkumuleres på den hvide dværg, komprimeres den hvide dværg gradvist og indleder til sidst en løbsk atomreaktion indeni, der til sidst fører til et kataklysmisk supernovaudbrud.
Astronomer bruger type Ia supernovas som "standardlys" til at måle kosmiske afstande, fordi alle menes at blusse med lige lysstyrke på deres toppe.
Type Ib og Ic supernover gennemgår også kernekollaps, ligesom type II supernovas gør, men de har mistet det meste af deres ydre brintkonvolutter. I 2014 opdagede forskere den svage, svære at finde ledsagerstjerne til en Type Ib-supernova. Søgningen forbruges to årtier, da ledsagerens stjerne skinnede meget svagere end den lyse supernova.
Taget på fersk gerning
Nylige undersøgelser har fundet, at supernovaer vibrerer som gigantiske højttalere og udsender en hørbar brumme, før de eksploderer.
I 2008 fangede forskere en supernova i eksplosionen for første gang. Mens hun kiggede på sin computerskærm, forventede astronom Alicia Soderberg at se den lille glødende plet af en måned gammel supernova. Men hvad hun og hendes kollega i stedet så var en mærkelig, ekstremt lys, fem minutters burst af røntgenstråler.
Med denne iagttagelse blev de de første astronomer, der fangede en stjerne i eksploderingshandlen. Den nye supernova blev døbt SN 2008D. Yderligere undersøgelse har vist, at supernovaen havde nogle usædvanlige egenskaber.
"Vores observationer og modellering viser, at dette er en temmelig usædvanlig begivenhed, der skal forstås bedre med hensyn til et objekt, der ligger ved grænsen mellem normale supernovaer og gammastråle-bursts," Paolo Mazzali, en italiensk astrofysiker ved Padova-observatoriet og Max- Planck Institute for Astrophysics, fortalte Space.com i et 2008-interview.
Yderligere rapportering fra Elizabeth Howell og Nola Taylor Redd, Space.com-bidragydere
Yderligere ressourcer
- I tidsskriftet Science diskuterer astronomer "The Metamorphosis of Supernova SN 2008D."
- I astronomi & astrofysik samarbejdede astronomer om en artikel, "Begrænsninger for højenergi-neutrinoemission fra SN 2008D."
- En pressemeddelelse fra NASA fra 2008 annoncerer observationen af en supernova, der eksploderer.
