Koliko su supernove super?
Prije nego što se upustimo u razmatranje zbog čega se pojedini stanovnici planete toliko raduju eksploziji supernove, bilo bi dobro da vidimo na koji način nastaju?
Nedavno se dogodila još jedna supernova u našem galaktičkom komšiluku. Iako smo mi Zemljani o ovom događaju prosvjedočili tek prije koju nedjelju, fascinantan je podatak da se eksplozija desila pre 12 miliona godina! S obzirom na broj postova o ovom “eventu” na socijalnim mrežama, vjerovatno ste se zapitali zbog čega su nam supernove baš toliko super?
Kada pomislimo na “galaktički komšiluk”, ne očekujemo informaciju koja nam kaže da je svjetlosnoj informaciji o ovom događaju bilo potrebno 12 000 000 godina da prevali udaljenost koja nas razdvaja. Kada bismo ovo rastojanje prebacili u kilometre dobili bismo broj sa dvadeset nula! Prije nego što se upustimo u razmatranje zbog čega se pojedini stanovnici planete toliko raduju eksploziji supernove, bilo bi dobro da vidimo na koji način nastaju?
Kako nastaju supernove?
Supernova predstavlja eksploziju zvijezde u poodmakloj fazi života. Eksplozije ovog tipa su veoma silovite i odašilju ogromne količine energije i materije u okolni prostor – samo jedna prosječna eksplozija supernove izrači više energije u toku nekoliko sekundi, nego što će naše Sunce učiniti za 10 milijardi godina svog zaista dugog života. U tim trenucima sama eksplozija zasjeni sjaj čitave galaksije u kojoj se dogodila.
Na žalost ili na sreću, neće svaka zvijezda postati supernova. Na primjer, naše Sunce nije dovoljno masivno za ovaj podvig, te će skončati skromno kao bijeli patuljak. Zvijezde teške kategorije mogu biti i do 30 puta masivnije od Sunca, a interesantno poređenje veličina zvijezda možete pogledati ovdje.
Kada pomislimo na “galaktički komšiluk”, ne očekujemo informaciju koja nam kaže da je svjetlosnoj informaciji o ovom događaju bilo potrebno 12 000 000 godina da prevali udaljenost koja nas razdvaja
Dužina života zvijezde je određena njenom masom. One masivnije žive kraće i obrnuto. Takođe, u zavisnosti od mase, supernove nastaju prateći različite mehanizme, a astronomi su ih klasifikovali prema vrsti spektra koje dobijaju. Spektar predstavlja svojevrsnu analizu sjaja nebeskog objekta i govori nam o kojoj vrsti zračenja se radi, koji fizički procesi su do njih doveli, koji hemijski elementi su zastupljeni u posmatranom objektu, itd. Upravo na osnovu toga koji hemijski elementi su ostavili “otisak prsta” u snimku supernove, dijelimo ih u dve osnovne grupe: tip I i tip II.
Smatra se da supernove tipa I nastaju kao posljedica eksplozija druge generacije zvijezda u galaksijama, koje su veoma siromašne kada je vodonik u pitanju, a bogate težim hemijskim elementima. Ovo je veoma primjetno u njihovim spektrima. S druge strane, spektri supernova tipa II imaju zastupljene linije vodonika, što govori u prilog tome da one nastaju kao posljedica ekspolozija prvih generacija zvijezda koje obiluju vodonikom.
Detaljnijom analizom velikog broja supernovih došlo je do još finije klasifikacije u zavisnosti od drugih bitnih karateristika njihovih spektara. Pa tako supernove tipa I sa zastupljenom i veoma izraženom linijom silicijuma nazivamo supernove tipa Ia. Upravo ovog tipa je bila supernova koja se dogodila 21. januara u komšijskoj galaksiji M82. Postoje još dvije podgrupe u okviru tipa I: to su supernove tipa Ib, koje imaju izraženu liniju helijuma, ili tipa Ic koje nemaju ovu liniju.
Interesantan je slučaj supernove tipa II, koja predstavlja terminalni kolaps masivne zvijezde (mnogo masivnije od našeg Sunca, i do 10 puta). U posljednjim fazama, kada dođe do nastanka jezgra sačinjenog od gvožđa, zvijezda više ne može da proizvede dovoljno energije koja bi joj pomogla da se odupre sopstvenoj težini, pri čemu ona počinje nepovratno da se urušava. Ovo se dešava zbog toga jer je za stvaranje elemenata težih od gvožđa neophodno uložiti više energije nego što se dobija.
Pri eksploziji koja se javlja, nastaje veoma jak udarni talas. On snažno gura materiju u okolni prostor, a kao posljedica toga nastaju magline poput magline Raka. Širenje magline može da se nastavi vijekovima. Međutim, nakon eksplozije u centru zvijezde pronalazimo ostatak koji, u zavisnosti od svoje mase, postaje neutronska zvijezda ili crna rupa (ako crna rupa i dalje postoji).
Koliko su zaista super?
Zašto se astronomi i zainteresovana javnost toliko raduju ovim događajima? Osim što za sobom ostave prelepe magline, ima još puno razloga za to. Za nas Zemljane su svakako bile od ključne važnosti. Da nije bilo dovoljno eksplozija zvijezda u našoj Galaksiji teško da bismo danas uopšte postojali! Kako je ovo moguće? Svaka eksplozija supernove u velikoj mjeri obogaćuje okolni prostor obiljem hemijskih elemenata. Kiseonik koji nam je neophodan za život, kalcijum koji daje čvrstinu našim kostima ili gvožđe u našoj krvi – svi ovi elementi su nastali ili su rasijani širom svemira baš tokom eksplozije supernove.
Mjerenje univerzuma uz pomoć supernove tipa Ia naziva se metod standardnih svijeća
Poznato je da je u toku procesa formiranja svemira u prvi mah nastalo svega nekoliko hemijskih elemenata kao što su vodonik, helijum i litijum. Smatra se da su svi teži elementi nastali u procesima evolucije zvijezda, a pogotovo tokom njihovih silovitih eksplozija. Nukleosinteza elemenata se dešava unutar supernove, tokom veoma burnih eksplozija kiseonika i silicijuma. Pri tome nastaju elementi kao što su : sumpor, argon, natrijum, kalijum, kalcijum, titanijum, itd. Takođe nastaju i gvožđe, nikl, hrom i kobalt. Elementi teži od nikla, nastaju u drugim procesima vezanim za naglo širenje udarnog talasa i ekspanziju ostataka supernove. Odgovone su i za nastanak plemenitih metala, kao što je zlato. Supernove su zaista pravi kosmički vatromet!
Ali tu nije kraj! Udarni talas koji nastaje kao posljedica eksplozije zvijezde raznosi materiju u okolni prostor, ali takođe može da sabije gas u interstelarnom medijumu. Ovo u nekim slučajevima predstavlja okidač za formiranja novih zvijezda. U tim trenucima, gustina gasa u protostelarnim oblacima međuzvezdane materije dostiže kritičnu gustinu. Kada je temperatura u centru protozvezde dovoljno visoka da atomi vodonika počnu da se sjedinjuju u atome helijuma, možemo reći da je zvijezda rođena.
Osim ovih presudnih uloga u razvoju našeg života i stvaranju novih zvijezda, supernove nam takođe omogućuju da predvidimo sudbinu univerzuma. Naučnici su dugo vremena pokušavali da utvrde koliko mase ima u univerzumu. To je veoma težak zadatak, s obzirom da na prvi pogled niste sigurni ni odakle da počnete! Kao što je već spomenuto, supernove su izuzetno sjajne pojave, pogotovo supernove tipa Ia. Astronomi su zahvaljujući ovome u poziciji da izmjere udaljenosti dalekih galaksija, da premjere svemir, ali i da izmjere koliko teži.
Mjerenje univerzuma uz pomoć supernove tipa Ia naziva se metod standardnih svijeća. Kako ovaj metod funkcioniše? Ako poznajete apsolutnu jačinu izvora svjetlosti, onda ste u poziciji da na osnovu izmjerene jačine svjetlosti koja je stigla do vas zaključite na kojoj udaljenosti se izvor nalazi. Ovo je moguće zbog zakona koji kaže da jačina svjetlosnog izvora opada sa kvadratom rastojanja.
Međutim, da bi ovo imalo smisla, neophodno je da odredite koliki je apsolutni sjaj objekta koji posmatrate, odnosno da pouzdano znate koliko je svjetlosti sa njega krenulo ka vama! Ni ovo nije lak posao. Naučnici imaju razloga da vjeruju da sve supernove tipa Ia imaju dosta sličan sjaj, jer većina ima sličnu masu u momentu eksplozije. Ovo znači da na osnovu izmjerene jačine svetlosti supernove možemo reći i koliko je udaljena. Na ovaj način je, ali i uz pomoć još nekih zvijezda, skaliran svemir.
Neki izvori navode da je eksplozija supernove iz 1054. godine bila okidač koji je doveo do raskola između Rimokatoličke i Pravoslavne crkve
Ako ove informacije dodatno iskombinuju sa izmjerenim brzinama kojima se galaksije udaljavaju od nas (galaskije u kojima su se desile supernova) naučnici su u prilici da naprave inventar mase u svemiru. Ajnštajnova teorija gravitacije kaže da možemo predvidjeti na koji način će svemir skončati ako utvrdimo ukupnu masu u njemu. Ako masa prelazi neku kritičnu vrednost, gravitacija će odnijeti pobedu i u jednom trenutku svemir će prestati da se širi i početi da se skuplja - doći će do tzv. Big Cruncha.
Ako je ima manje od ove kritične vrijednosti, univerzum će nastaviti i dalje da se širi pod uticajem pokretačke sile koja je nastala tokom Big Banga. Najnovija istraživanja ukazuju na to da nema dovoljno materije u svemiru koja bi uz pomoć gravitacije zaustavila širenje. Podsjetimo se da je još davne 1929. godine poznati američki astronom Edvin Habl otkrio da se univerzum širi. Novija istraživanja su korigovala stopu širenja do koje je Habl došao, što nikako ne umanjuje vrijednost njegovog otkrića
Istorijski tokovi?
Nezavisno od toga da li su i zbog čega supernove super, sljedeća priča kaže: neki izvori navode da je eksplozija supernove iz 1054. godine bila okidač koji je doveo do raskola između Rimokatoličke i Pravoslavne crkve. Ovo nije daleko od istine jer se prema zapisima nekoliko civilizacija, eksplozija desila 4. jula, dok se Crkva zvanično podijelila 16. jula 1054. godine. Tog dana je supernova, prema proračunima, trebala da dostigne vrhunac sjaja nakon eksplozije. S obzirom na to da se desila u našoj Galaksiji, bila je vidljiva na nebu i tokom dana.
Prema predanju, crkveni zvaničnicu su ovo tumačili kao “znak sa neba”. Iako se raskol praktično pripremao vjekovima ne možemo, naravno, reći da je ovo presudilo, ali je sigurno ovakva pojava u ondašnje vrijeme bila tumačena kroz teističku prizmu. Neko će vam pak reći da je konačnu presudu o raskolu donijela svađa o tome da li tokom liturgije treba služiti kvasni ili beskvasni hljeb – u svakom slučaju ostatke ove istroijske supernove danas poznajemo kao maglinu Raka.
I za sam kraj preostaje nam da vidimo kako je nastalo ime “supernova”. Super u imenu ovog fenomena ne potiče od toga što su Valter Bade i Fric Cviki mislil da je eksplozija posebno super – jednostavno je bila sjajnija od “nove”, fenomena mnogo manjih razmjera koji nastaje eksplozijom bijelog patuljka. Njih dvojica su 1931. godine kumovali ovoj pojavi, a Cviki je kasnije objasnio mehanizam po kojem se supernove odvijaju.
Galerija
( Ivana Horvat (B92) )