Koliko su supernove super?

Kada pomislimo na “galaktički komšiluk”, ne očekujemo informaciju koja nam kaže da je svetlosnoj 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! Pre 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 zvezde u poodmakloj fazi života. Eksplozije ovog tipa su veoma silovite i odašilju ogromne količine energije i materije u okolni prostor – samo jedna prosečna 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 zaseni sjaj čitave galaksije u kojoj se dogodila.

Na žalost ili na sreću, neće svaka zvezda postati supernova. Na primer, naše Sunce nije dovoljno masivno za ovaj podvig, te će skončati skromno kao beli patuljak. Zvezde teške kategorije mogu biti i do 30 puta masivnije od Sunca, a interesantno poređenje veličina zvezda možete pogledati ovde.

Dužina života zvezde 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, delimo ih u dve osnovne grupe: tip I i tip II. Na slici ispod je vrlo slikovito objašenjeno na koji način nastaje jedna, a na koji druga vrsta supernove.

Mehanizmi nastanka razlièitih vrsta supernovih (foto: HyperPhysics)

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 dve 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 zvezde (mnogo masivnije od našeg Sunca, preko 10 puta). U poslednjim fazama, kada dođe do nastanka jezgra sačinjenog od gvožđa, zvezda 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 posledica toga nastaju magline poput magline Raka. Širenje magline može da se nastavi vekovima. Međutim, nakon eksplozije u centru zvezde pronalazimo ostatak koji, u zavisnosti od svoje mase, postaje neutronska zvezda 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 zvezda u našoj Galaksiji teško da bismo danas uopšte postojali! Kako je ovo moguće? Svaka eksplozija supernove u velikoj meri 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 rasejani širom svemira baš tokom eksplozije supernove.

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 je veći deotežih elementa nastao u procesima evolucije zvezda, a pogotovo tokom njihovih silovitih eksplozija, 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 posledica eksplozije zvezde raznosi materiju u okolni prostor, ali takođe može da sabije gas u interstelarnom medijumu. Ovo u nekim slučajevima predstavlja okidač za formiranja novih zvezda. 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 zvezda rođena.

Osim ovih presudnih uloga u razvoju našeg života i stvaranju novih zvezda, supernove nam takođe omogućuju da predvidimo sudbinu univerzuma. Kao što je već spomenuto, supernove su izuzetno sjajne pojave, pogotovo supernove tipa Ia. Astronomi su zahvaljujući ovome u poziciji da izmere udaljenosti dalekih galaksija, da premere svemir, ali i da izmere koliko teži.

Merenje univerzuma uz pomoć supernove tipa Ia naziva se metod standardnih sveća. Kako ovaj metod funkcioniše? Ako poznajete apsolutnu jačinu izvora svetlosti, onda ste u poziciji da na osnovu izmerene jačine svetlosti koja je stigla do vas zaključite na kojoj udaljenosti se izvor nalazi. Ovo je moguće zbog zakona koji kaže da jačina svetlosnog 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 svetlosti sa njega krenulo ka vama! Ni ovo nije lak posao. Naučnici imaju razloga da veruju da sve supernove tipa Ia imaju dosta sličan sjaj, jer većina ima sličnu masu u momentu eksplozije. Ovo znači da na osnovu izmerene jačine svetlosti supernove možemo reći i koliko je udaljena. Na ovaj način je, ali i uz pomoć još nekih zvezda, skaliran svemir.

Ako ove informacije dodatno iskombinuju sa izmerenim brzinama kojima se galaksije udaljavaju od nas (galaskije u kojima su se desile supernova) naučnici su u prilici da utvrde da univerzum ne samo da se širi već da to radi ubrzanom stopom. Ovo otkriće implicira da u svemiru postoji određena energija koja se čvrsto suprotstavlja gravitaciji koja bi inače usporavala stopu širenja. Ovu vrstu energije još uvek nismo direktno detektovali i to je ono što nazivamo “tamnom energijom”.

U suprotnom, ako bi gravitacija pobedila, došlo bi do tzv. Big Cruncha, velikog sažimanja svemira. Podsetimo 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 vrednost njegovog otkrića.

Istorijski tokovi?

Maglina Raka (foto: NASA)

Nezavisno od toga da li su i zbog čega supernove super, sledeća 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 podelila 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 vekovima ne možemo, naravno, reći da je ovo presudilo, ali je sigurno ovakva pojava u ondašnje vreme bila tumačena kroz teističku prizmu. Neko će vam pak reći da je konačnu presudu o raskolu donela svađa o tome da li tokom liturgije treba služiti kvasni ili beskvasni hleb – 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 razmera koji nastaje eksplozijom belog patuljka. Njih dvojica su 1931. godine kumovali ovoj pojavi, a Cviki je kasnije objasnio mehanizam po kojem se supernove odvijaju.