Supernove

Supernove

Posmatranje zvezda veličine Sunca u svemiru naučiće nas i o sudbini koja će zadesiti naše Sunce. U sledećih pet milijardi godina (a toliko ono već nosi na svojim plećima) Sunce će se proširiti do Zemljine orbite -- postaće zvezda tipa crvenoga diva, poput poznate zvezde Betelgeuse u Orionu ili Aldebarana u Biku.

U središtu takvih zvezda je gusto jezgro, koje ne može dalje gravitaciono kontrahovati zbog kvantno mehaničkog efekta. Vremenom (kroz "samo" nekoliko milijardi godina) to jezgro će da pojede omotač da bi doživelo svoj kraj kao nevidljivi crni patuljak dimenzija Zemlje. Ali već zvezde sa otprilike 1.4 mase Sunca doživljavaju sasvim drugačiju sudbinu. Naime, pomenuti kvantno mehanički efekat više ne može sprečiti gravitaciono urušavanje jezgra zvezde. Posledica njega su žestoki nuklearni procesi. Nuklearna fuzija, pretvaranje vodonika u helijum (izvor trajnog bljeska zbog kojeg zvezde sjaje) praćeno je pretvaranjem helijuma u teže elemente, ugljenik i kiseonik. Na kraju fuzionog lanca, po stvaranju gvožđa, zvezda ulazi u konačnu fazu. Energija fuzije, kojom zvezda do tada održava sebe i svoju veličinu, više ne može sprečiti urušavanje teških elemenata prema središtu. Gvožđe pada prema središtu brzinom od oko 60 000 kilometara u sekundi. U tim uslovima elektroni se spajaju sa protonima u procesu koji prepoznajemo kao inverzni beta-raspad (e+p -> n + neutrino) analogan procesu pomoću kojeg su Reines i Cowan uspeli detektovati neutrine. U opisanoj fuziji elektrona i protona rađa se divovsko neutronsko jezgro, gustine od milijardu tona po kubnom centimetru.

U tom procesu se proizvodi velika količina neutrona. Energija koja se oslobađa u vidu udarnih talasa neutrina dovodi do eksplozije spoljnih područja zvezde. Udarni talas razara plašt zvezde u eksploziji koju nazivamo supernovom. Jedan takav događaj koji je u zadnje vreme privukao veliku pažnju zabeležen je kao SN1987A.

Supernove su postale još jedan orijentir u svemiru. Radiopulsar koji je preostao od jezgra supranove iz 1054. godine sada iz središta magline osvetljava materiju koja se razletela od eksplozije. Kasiopeja A svedoči o sličnom širenju materije brzinom od 9000 km/s nastale u eksploziji supernove od pre 300 godina. Ostaci starijih supernova utapaju se u tamu svemira -- hladni su i teško vidljivi. Nekada ih vidimo kao tamne oblake materije koja "ometa" posmatranje zvezda. Ti svetovi potpune tame, poznati su kao tamne magline. Iako milijardu puta ređi od Zemljine atmosfere, tamni oblaci u sazvežđu Južnog krsta (Ugljena vreća i Konjska glava) spektakularne su pojave dimenzija izraženih u svetlosnim godinama. Za proučavanje tih svetova primenjuje se infracrveno posmatranje. Naime, u tom području zrači maglina ohlađena na -170o C. Takvim posmatranjem uočena je u Velikoj maglini u Orionu zona pojačanog infracrvenog zračenja koje se pripisuje tek stvorenoj zvezdi (protozvezdi).

Najstariji zapisi o Supernovama dolaze nam od kineskih astronoma. U njihovoj terminologiji "gostujuća zvezda", koja se pojavila 185. godine naše Ere, zabeležena je u astronomskom zapisu Hon-han-shu (kasnije Han dinastije). Za jedan kasniji takav događaj postoji autentičan zapis.

Godine 1054. u sazvežđu Bika zasjala je nova zvezda, sjajnija od Jupitera i Venere. Dvorski astrolog Yang Wei-te izvestio je cara dinastije Song o njenom značenju: "Poklonjen pred Vašim Veličanstvom javljam Vam o pojavi gostujuće zvezde... Ako se pažljivo prouči, njeno značenje za vladara je sledeće: budući da gostujuća zvezda nije povredila mesečevo prebivalite u Biku i da je vrlo sjajna, to znači da u zemlji imamo osobu velike mudrosti i velikih vrlina. Molim da se ovo prosledi Odeljku istorijskih zapisa". Zahvaljujući takvoj interpretaciji, astrolog je sačuvao svoj položaj, a budućim naraštajima je ostao zapis o gostujućoj zvezdi vidljivoj 23 dana na dnevnom nebu. Pronađen je i crtež uklesan u stenu, kojim su isti događaj zabeležili Maya indijanci. Pojavljivanje džinovske zvezde 1054. godine pored polumeseca izazvao je njihov strah i čuđenje. Nakon dve godine zvezda je ičezla sa neba, da bi njeni ostaci ponovno bili otkriveni u Evropi nakon uvođenja teleskopa u 17. i 18. veku. Kasnije je ustanovljeno da je reč o Rakovoj maglini u našoj galaksiji -- gasovitom oblaku dimenzija 6 svetlosnih godina u čijem je centru neutronska zvezda, radiopulsar. Gas je nastao u eksploziji pre više od 900 godina i sad se širi brzinom od 1000 kilometara u sekundi. Oblik rakovog oklopa koji je poprimio, dao je ime maglini. Od otkrića teleskopa pa sve do nedavno, nijedna Supernova nije viđena u našoj galaksiji. To znači da nam je i za 600 Supernova koje su u proteklih 90 godina zabeležene u drugim galaksijama, nedostajala jedna važna spona. Naime, Supernova naše galaksije mogla bi biti orijentir za proučavanje udaljenijih sličnih objekata. Učestalost rođenja Supernova u našoj je galaksiji, kako se procenjuje, otprilike jedna u dvadesetak godina, a upravo smo imali privilegiju da budemo svedoci jednog takvog događaja koji je privukao veliku pažnju.

SN 1987A

Godine 1987. na rutinskom prikupljanju podataka na Las Campanas osmatračnici u Čileu, vredni kanadski astronom Jan Shelton opazio je dramatičnu smrt jedne zvezde. Na slučajno učinjenoj fotografiji Velikog Magellanovog oblaka do tada neugledna zvezda zasjala je sjajem 200 miliona sunaca. To otkriće je iznenadilo astronome i preusmerilo sve planove posmatranja na izučavanje Supernove prozvane SN1987a ("a" je rutinska oznaka za prvu zabeleženu u toj godini). Prvi put astronomima i astrofizičarima pridružili su se u detektovanju zračenja Supernove i fizičari čestica. Dok su astronomska posmatranja registrovala svetlost to su je emitovali atomi vodonika izbačeni u eksploziji brzinom od 15000 km/s, prva osmatračnica s koje je uspelo odrediti jačinu eksplozije bila je podzemna laboratorija Kamioka u Japanu. Velika količina vode (3 000 tona smeštenih u džinovskom cilindru kilometar pod zemljom, okruženih sa 1000 džinovskih očiju -- optičkih senzora) bila je dovoljna da zaustavi mali deo od strahovite količine neutrina koji su napustili Supernovu. Samo tokom deset sekundi zabeleženo je jedanaest sudara neutrina s česticama vode. Za tih deset sekundi emitovano je u eksploziji Supernove 1000 puta više energije od one koju je Sunce ukupno izračilo u poslednjih četiri i po milijarde godina. Da je slučajno ta eksplozija zadesila Suncu najbližu zvezdu, a ne 160 hiljada svetlosnih godina udaljenu zvezdu, bio bi to kraj za Zemlju kao planetu života. Ovako smo svedoci dramatične smrti zvezde, koja produbljuje svest o korenima našeg postojanja. Postajemo svesni da smo građeni od zvezdane prašine. Od 200 milijardi zvezda u svemiru, od kojih se neke rađaju, a neke umiru, ove poslednje su odgovorne za stvaranje materije na kojima se temelji život. Teke supstance smetene bliže središtima zvezda, tek se u eksploziji zvezde raštrkaju po svemiru. Tu se nalazi ugljenik potreban za građu ljudskog tela, gvožđe koje ulazi u krv, kiseonik potreban za disanje. Iz pepela nestalih generacija zvezda građen je na Sunčev sistem. Na kraju 20 milijardi godina evolucije svemira nalazimo život na planeti Zemlji.

Misteriozni prstenovi oko Supernove 1987A



[SN1987A prstenovi]

Snimak Hubble teleskopa pokazuje prstenove oko Supernove SN1987A. Poreklo ovih prstenova nije sasvim jasno. Astronomi su očekivali da će videti jednostavni mehur eksplodirajućeg gasa.

Jedno od objašnjenja je da ove prstenove "crta" snop visokoenergetskog zračenja koji prelazi preko gasa kao reflektor preko oblaka. Izvor zračenja bi mogao biti ostatak zvezde koja je sačinjavala dvojni sistem sa zvezdom koja je eksplodirala 1987.


astrosvet.tripod.com

Prvi biološki dokaz supernove



Cassiopeia A - ostaci supernove koja se dogodila u sazvežđu Kasioperia, udaljena oko 11.000 svetlosnih godina. Procenjuje se da se eksplozija dogodila pre 330 godina.

U fosilnim ostacima bakterija nađenih u gvožđu, naučnici sa Tehničkog univerziteta u Minhenu, smer Skup odlika porekla i strukture univerzuma (Cluster of Excellence Origin and Structure of the Universe, Technische Universitaet Muenchen – TUM), pronašli su radioaktivni izotop gvožđa, koji datira još iz vremena supernove u našem komsičkom komšiluku. Ovo je prvi biološki dokaz takve supernove na našoj planeti. Određivanjem starosti duboke bušotine Pacifičkog okeana, utvrđeno je da se supernova dogodila pre 2.2 miliona godina, što je otprilike vreme kada se pojavljuje današnji čovek.

Većina hemijskih elemenata poseduje svoje poreklo u jezgru pucanja ove supernove. Kada zvezda završi život velikom eksplozijom, ona odbacuje svoju masu u svemir. Radioaktivni izotop gvožđa Fe-60 ekskluzivno je nastao u ovakvom prasku. Zbog toga što se njegova starost procenjuje na 2.62 miliona godina, nemoguće je da se prasak dogodio u našem Solarnom sistemu i ne bismo trebali da pronađemo gvožđe koje vodi poreklo iz supernove na našoj planeti. Dakle, svako pronalaženje Fe-60 implicira da se prasak dogodio u našem kosmičkom komšiluku. U 2004. godini, naučnici sa TUM su po prvi put pronašli Fe-60 na našoj planeti. Bio je u feromanganskoj kori prikupljen sa dna ekvatorijalnog pacfičkog okeana. Procenjuje se da je star oko 2.2 miliona godina.

Takozvane „magnetotaktične“ bakterije žive u sedimentima naših okeana. One, unutar svojih ćelija prave na hiljade sitnih kristala magnetita (Fe3O4), svaki u proseku 80 nanometara prečnika. Magnetotaktičke bakterije sakupljaju gvožđe sa atmosferske prašine koja pada na okean. Nuklearni astrofizičar Šon Bišop (Shawn Bishop) sa TUM predpostavlja da bi Fe-60 takođe trebao biti deo ovih kristala nastalih od magnetotaktičnih bakterija koje su postojale u vremenu interakcije praska sa našom planetom. Ovi kristali nastali od bakterija kada se pronađu u sedimentima dugo nakon smrti bakterije nazivaju se „magnetofosili“.



Narukvica od kristala magnetita nastalih od magnetotaktičnih bakterija.
Cena jednog grama ovog kristala iznosi 6.5 američkih dolara.

Bišop i njegove kolege analizirali su delove kore sedimenata Pacifika sakupljanih u programu bušenja okeana (Ocean Drilling Program). Sedimenti datiraju između 1.7 i 3.3 miliona godina. Bišop je zajedno sa svojim kolegama sakupio sedimente koji korespondiraju u intervalima od oko 100.000 godina i tretirali su ih hemijskim reakcijama kako bi selektivno izolovali magnetofosile – i tako sakupili što je moguće više Fe-60.

Konačno, korišćenjem ultra osetljivog spektrometarskog sistema za ubrzanje mase pri Maier Laibnic laboratoriji u Garčingu – Minhen, pronašli su trag Fe-60 koji datira od pre 2.2 miliona godina, što se poklapa sa očekivanim vremenom iz istraživanja feromangana. „Deluje razumno da pretpostavimo da su nagoveštaji Fe-60 zapravo ostaci lanaca magnetita formiranih od strane bakterije na dnu okeana koje je prasak „tuširao“ iz atmosfere“, izjavio je Bišop. On i njegov tim trenutno se spremaju da analiziraju drugo bušenje sedimenata iz kore, koje sadrži deset puta više materijala od prvog bušenja. Oni hoće da vide da li sedimenti i iz drugog bušenja sadrže Fe-60, i ako je odgovor da, onda bi hteli da naprave mapu u funkciji vremena.



nauka