hs-1995-49-a-webPrejšnji teden je minilo 25 let od odkritja slavne supernove 1987A, enega izmed najbolj podrobno raziskanih pojavov v vesolju. Po odkritju teleskopa nam najbližja odkrita supernova je od vsega začetka prinašala nepričakovane rezultate, ki so vznemirjali znanstveno javnost. Po drugi strani pa je postregla tudi z nevtrini, ki so bili (in so še) zelo pomemben gradnik pri razlagi fizike supernov. In kaj ti nevtrini pomenijo v kontekstu nedavnega govora o nevtrinih, ki se gibljejo hitreje od svetlobe?

 

Supernova je zadnji izdihljaj umirajoče zvezde velike mase. Zvezde se proti kolapsu zaradi gravitacije borijo s kurjenjem vodika v helij, pri čemer se sprošča energija. Medtem ko ta proces v zvezdah kot je Sonce poteka več milijard let, masivne zvezde vodik v jedru porabijo v veliko krajšem času [1]. Naslednji korak je odvisen od mase zvezde. Če masa zvezde ni velika, bodo v njenem jedru potekale reakcije, dokler ne nastane ogljikovo jedro. Nadaljno evolucijo teh zvezd smo že opisali tukaj. Reakcije v jedrih masivnih zvezd pa potekajo še naprej: iz ogljika nastane kisik, iz kisika magnezij, ta se zlije v silicij. Nato pa se silicij zlije v železo in kar naenkrat je zvezda v težavah. Vse opisane reakcije namreč proizvajajo energijo. Ko pa se v zvezdi začnejo zlivati železova jedra, se energija začne porabljati. Pri reakcijah železa se poleg tega porabljajo še prosti elektroni, ki prav tako pomagajo zvezdi, da se ne sesede. Torej, ko se železo začne zlivati, se zvezdno jedro pod vplivom gravitacije sesede iz nekaj tisoč v približno deset kilometrov veliko kroglo. To se zgodi izredno hitro, v le nekaj milisekundah. Nato jedru sledijo še zunanje ovojnice zvezde, ki z izjemno hitrostjo (konkretnim deležem svetlobne hitrosti) trčijo v jedro. Pri tem nastanejo udarni valovi, ki se gibljejo stran od jedra. Pri kolapsu sproščena energija se pretvori v ogromno količino nevtrinov. To so subatomski delci izredno majhne mase, ki običajno ne interagirajo z drugo snovjo [2]. A zunanje plasti so tako goste, da se dobršen delež nevtrinov v njih absorbira. S tem zunanje plasti pridobijo veliko energije in pride do eksplozije - snov z maso večih Sonc se s hitrostjo več tisoč kilometrov na sekundo začne gibati stran od zvezdnega jedra.

SN1987A

SN 1987A je eksplodirala v meglici Tarantela v Velikem Magelanovem oblaku. Značilni obroči segrete snovi se nahajajo na sredini slike. Vir

Ni potrebno poudarjati, da so energije, vpletene pri eksploziji ogromne. Zaradi tega lahko vidimo eksplozije zvezd, ki so od nas zelo oddaljene. A v noči s 23. na 24. februar 1987 je astronom Ian Shelton v Velikem Magellanovem oblaku (pritlikava galaksija na južnem nebu, oddaljena približno 170.000 svetlobnih let) opazil novo zvezdo, dovolj svetlo za opazovanje s prostim očesom. Takoj je bilo jasno, da gre za eksplozijo supernove in teleskopi po vsem svetu so začeli opazovati objekt, poimenovan SN 1987A [3]. Ker je galaksija gostiteljica tako blizu, je bila že pred supernovo opazovana do podrobnosti. Tako so lahko primerjali posnetke pred in po supernovi: našli so zvezdo, ki je eksplodirala! Izkazalo se je, da gre za modro nadorjakinjo. Pred tem so bili strokovnjaki mnenja, da le rdeče nadorjakinje končajo kot supernove, zato je bilo to prvo v vrsti presenečenj, ki jih je pripravila supernova. Svetlost supernove ponavadi najprej narašča, doseže vrh in nato počasi pada. Pri tej supernovi se je svetlost spreminjala na čuden, nepričakovan način. Slednje je bilo delno pojasnjeno, ko je Vesoljski teleskop Hubble posnel sliko supernove. Izkazalo se je, da sevajoča snov v okolici supernove nima pričakovane sferične oblike, temveč gre za obroč plina, porazdeljene v ravnini. Na začetku je obroč začel svetiti zaradi močnega sevanja, nastalega pri eksploziji. Nato je nekaj časa postajal vse bolj temen, dokler ni do obroča prispela prva snov, izvržena pri eksploziji in slednji je ponovno začel svetiti. Danes vemo, da taki obroči niso nič posebnega, saj so bili odkriti že pri več objektih. A ker je ta supernova najbližje, jih lahko tu najlažje opazujemo. Poleg osrednjega svetlega obroča opazimo tudi dva manj svetla. Ta dva sta manj svetla kot osrednji obroč, saj do njiju ni prišla snov, izvržena pri eksploziji, ki bi obroče ponovno segrela. 

SN1987Atimelapse

Svetlost obroča, ki obkroža supernovo, se spreminja s časom.  Vir

Supernova 1987A pa je bilo pomembna tudi zaradi nevtrinov. Kot smo že napisali, nevtrini neradi interagirajo s snovjo. Ker jih želimo opazovati, so bili zgrajeni velikanski laboratoriji, ki sem in tja zaznajo kakšen delec. A 23. februarja, natančno ob 7:35 UTC, so trije laboratoriji (Kamiokande II, Baksan in IMB) zaznali precejšen tok nevtrinov, kar lahko povežemo le s supernovo in služi kot dokaz, da pri eksploziji supernove nastanejo nevtrini. To je bil velik uspeh za teorijo, ki je pojasnevala nastanek supernov. 

       SN_1987A_HST

Trije obroči najverjetneje predstavljajo segreto snov, ki jo je zvezda pred eksplozijo izvrgla prek t.i. zvezdnega vetra. Vir

Kot veste, je bila pred nekaj mesevi objavljena novica, da so v eksperimentu OPERA odkrili nevtrine, ki potujejo hitreje od svetlobe (ang. faster than light neutrinos - FTL neutrinos). Mogoče že slutite, zakaj ta ideja astronomom ni bila najbolj všeč? Če bi nevtrini res potovali toliko hitreje, kot so trdili v omenjenem eksperimentu, bi morali nevtrini, ki so nastali pri eksploziji supernove 1987A, do nas prispeti kar štiri leta pred svetlobo. No, v prejšnjem tednu je bila objavljena novica, da bi bila za (verjetno napačne) vrednosti iz OPERA eksperimenta lahko odgovorna tehnična napaka. Ali je res ali ne, bodo sicer potrdili nadaljni eksperimenti, a supernova 1987A je že eden izmed dokazov proti tem meritvam! 

Kakorkoli, SN 1987A je še vedno predmet številnih razprav. Razumevanje tega dogodka je še vedno nepopolno. Verjetno bo za slednje potrebnih še več opazovanj v prihodnjih letih. Kar je pri vsem najlepše je, da se spremembe dogajajo pred našimi očmi praktično na našem dvorišču. Samo upamo lahko, da se v prihodnosti najdemo še kakpen podoben dogodek. Več informacij o SN 1987A najdete tukaj in tukaj (oba vira v angleščini). 

------------------------------------------------------

[1] Najmasivnejše zvezde za porabo vodika v jedru potrebujejo manj kot milijon let.

[2] Več deset milijard nevtrinov vsako sekundo preči kvadratni centimeter Zemlje. Praktično vsi delci se za Zemljo ne zmenijo in putujejo skozi njo, kot da ne bi bilo na njihovi poti ničesar.

[3] SN 1987A: supernova, opažena leta 1987. Črka A pomeni, da gre za prvo supernovo tega leta. Da so opazovalne tehnike od tistega časa močno napredovale, pojasnjuje naslednji podatek: samo letos je bilo detektiranih že 34 supernov, poleg tega pa imamo še več 100 kandidatk, ki še čakajo na potrditev! 

Vir: BA Blog, Astrobites


Efemeride
01.10.2022 01:43 CEST
30.09.2022 23:43 UT
Sonce vzide 07:00 
zaide 18:42 
Luna vzide 13:30 
zaide 21:43 
Angleški portal v vesolje
Zmaga.com
Zmaga.com
META znanost
META znanost