Znajdź zawartość

Astronomowie pracujący w ramach projektu Supernova Legacy Survey (w skrócie SNLS) odkryli ostatnio dwie najjaśniejsze i najbardziej odległe supernowe jakie kiedykolwiek były obserwowane. Znajdują się one w odległości około 10 miliardów lat świetlnych od nas i są około sto razy jaśniejsze od zwykłych supernowych. Otrzymały oznaczenia programu obserwacyjnego Supernova Legacy Survey SNLS-06D4eu i SNLS-07D2bv. Ich odkrycie zostało opublikowane w prestiżowym Astrophysical Journal w dn. 20 grudnia 2013 r. Artykuł można znaleźć również w materiale źródłowym A.Howell i inni (2013) dostępnym w Internecie. Nowo odkryte supernowe są szczególnie zagadkowe, gdyż nie jest znany mechanizm generowania tak dużych ilości energii. Kolaps grawitacyjny gwiazdy i powstanie czarnej dziury lub zwykłej gwiazdy neutronowej nie jest w stanie wyjaśnić ich ekstremalnych jasności. Odkryte w latach 2006-2007 supernowe były tak niezwykłe, że początkowo astronomowie nie byli w stanie wyjaśnić ich natury. Główny autor publikacji, Andrew Howell wyjaśnił to następująco: "Początkowo nie wiedzieliśmy co to za obiekty, nawet czy są supernowymi, czy są w naszej Galaktyce lub gdzieś dalej. Pokazałem obserwacje na konferencji i wszyscy byli skonfundowani. Nikt nie przypuszczał, że są to odległe supernowe ponieważ wymagałoby to niewyobrażalnie wielkich energii. Uważaliśmy, że jest to niemożliwe." Hawell jest astronomem pracującym w Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT) i UC Santa Barbara. Jedna z odkrytych supernowych, oznaczona SNLS-06D4eu, jest najbardziej odległym i prawdopodobnie najjaśniejszym przedstawicielem nowego rodzaju obiektów nazywanych super jasnymi supernowymi (skrót SLSN od angielskiego Super Luminous SuperNovae ? nie mylić z SNLS). W widmie supernowej nie zaobserwowano wodoru. Ostatnie badania wykazały, że w tych supernowych najprawdopodobniej po kolapsie grawitacyjnym gwiazdy powstał magnetar. Jest to gwiada neutronowa o krańcowo silnym polu magnetycznym, która obraca się kilkaset razy na sekundę. Magnetar posiada masę Słońca spakowaną do rozmiarów kilkunastu kilometrów i pole magnetyczne setki trylionów silniejsze do ziemskiego. Dla porównania zwykła gwiazda neutronowa tuż po narodzinach wykonuje maksymalnie "zaledwie" kilkudziesiąt obrotów na sekundę. Kilkanaście takich bardzo jasnych supernowych jest znanych od roku 2009, kiedy zidentyfikowano pierwszy obiekt. Powstanie magnetara jest postulowane jako możliwe źródło energii zasilającej wybuch SLSN. Praca Howell'a i jego współpracowników jest jednym z pierwszych szczegółowych dopasowań obserwacji do modeli teoretycznych dotyczących tego, jak taki wybuch mógłby wyglądać. Współautor wspomnianej publikacji, Daniel Kasen (astronom pracujący w UC Berkeley i Lawrence Berkeley National Lab) stworzył modele supernowych, które wyjaśniają te obserwacje jako zjawisko eksplozji gwiazdy zaledwie kilka razy cięższe od Słońca o jądrze węglowo-tlenowym. Prawdopodobnie początkowo gwiazda była znacznie cięższa, ale odrzuciła zewnętrzne warstwy na długo przed wybuchem, pozostawiając tylko niewielkie, gołe jądro. Według Kasen'a : "To co sprawia, że magnetar jest wyjątkowym obiektem to ekstremalnie szybka rotacja. Kiedy ostatecznie gwiazda umiera, zapadające się jądro może zmienić się w magnetar ? taki rodzaj ogromnego wirującego bąka. Wtedy olbrzymia energia rotacji może się uwolnić poprzez kataklizm z udziałem pola magnetycznego". Dla supernowej SNLS-06D4eu model magnetara o okresie rotacji 2 milisekundy (500 obrotów na sekundę!!!), polu magnetycznym 2x1014 Gausa i progenitor 3Mo najlepiej pasują do danych obserwacyjnych. Supernowe zostały odkryte w ramach programu obserwacyjnego SNLS z użyciem kanadyjsko-francusko-hawajskich teleskopów (Gemini ? apertura 8,1m, Keck ? 10m) i Very Large Telescope (VLT) - apertura 8,2m. Ten projekt trwa już od 5 lat. W tym czasie odkryto tysiące supernowych. Początkowo przypadki jasnych supernowych nie można było poprawnie zidentyfikować ani znaleźć dokładnej odległości. Dopiero po dalszych obserwacjach za pomocą teleskopu VLT w Chile słabej galaktyki macierzystej, w której wybuchła supernowa SNLS-06D4eu, astronomom udało się wyznaczyć odległość i energię wybuchu. Kolejne lata teoretycznych analiz były potrzebne, aby zrozumieć w jaki sposób tak zdumiewająca ilość energii może się wygenerować. Opisywane supernowe są tak daleko, że światło ultrafioletowe emitowane w wybuchu zostało przesunięte przez ekspansję Wszechświata do zakresu widma, gdzie nasze oczy i teleskopy mogą je widzieć. To wyjaśnia dlaczego początkowo astronomowie zostali zbici z tropu przez dane obserwacyjne. Nigdy wcześnie nie widzieli widma supernowej w tak dalekim w ultrafiolecie. To stworzyło im rzadką okazję do poznania mechanizmu tych supernowych. Bardzo jasne supernowe są tak gorące, że maksimum emitowanego światła przypada na zakres ultrafioletowy widma. Ponieważ światło ultrafioletowe nie jest przepuszczane przez atmosferę ziemską, nigdy wcześniej nie były w pełni obserwowane. Supernowe wybuchły, gdy Wszechświat miał "zaledwie" 4 miliardy lat. Dr Howell wyjaśnił to obrazowo : "Stało to się przed powstaniem Słońca. W naszym sąsiedztwie umarła inna gwiazda i chmura materii z tej supernowej utworzyła Słońce i Ziemię. Powstało życie, dinozaury i ludzie. Zostały wynalezione teleskopy, które szczęśliwie skierowaliśmy we właściwe miejsce, gdy do Ziemi dotarły fotony po podróży trwającej 10 miliardów lat." Tak jasne supernowe są bardzo rzadkie i występują około raz na 10 tysięcy przypadków zwykłych supernowych. Wydaje się, że wybuchają one w galaktykach pierwotnych z małą ilością pierwiastów cięższych od wodoru i helu. Takie galaktyki były powszechne we wczesnym Wszechświecie. Jak powiedział dr Howell : "Są to dinozaury wśród supernowych. Wymarłe w dzisiejszych czasach, ale bardzo powszechne, gdy Wszechświat był młody. Na szczęście możemy wykorzystać teleskopy by spojrzeć wstecz w czasie i badać ich "skamieniałe" światło. Mamy nadzieję, że znajdziemy więcej tego typu supernowych w aktualnie trwających i przyszłych przeglądach obserwacyjnych." Rysunek 1. Mały fragment jednego z pól obserwowanych w projekcie Supernova Legacy Survey pokazujący supernową SNLS-06D4eu i jej galaktykę macierzystą (strzałka). Ta supernowa wraz z galaktyką są tak daleko, że widać je tylko jako mały punkt świetlny, który nie może być rozróżniony na tym zdjęciu. Jasne obiekty ze spajkami są gwiazdami Drogi Mlecznej. Wszystkie pozostałe punkty świetlne to odległe galaktyki. Materiał źródłowy J.Cohen (2013). Powyższy temat opracowałem na podstawie następujących materiałów źródłowych: -) A.Howell i inni, 2013, "Two superluminous supernovae from the early universe discovered by the Supernova Legacy Survey" - http://arxiv.org/pdf/1310.0470v1.pdf -) J.Cohen, 2013, popularno-naukowe przedstawienie badań grupy Howell'a - http://www.news.ucsb.edu/2013/013826/powerful-ancient-explosions-explain-new-class-supernovae