Supernove

În ultimul deceniu, telescoapele robotice au atras atenția astronomilor catre exploziile ciudate a unor stele care ar putea aduce la lumina caracteristici fizice neobișnuite. O echipa internaționala a scos la lumina o supernova a carei origine nu poate fi explicata de nici un mecanism cunoscut anterior și care promite cunoasterea unor aspecte cu totul noi in ce priveste exploziile stelare. SN 2005E a fost reperata pentru prima oara pe 13 ianuarie 2005, in galaxia invecinata NGC1032. De atunci, cercetatorii au condus varii observatii ale acesteia utilizand telescoape diferite, inclusiv Keck, cel mai mare telescop, de la Mauna Kea, Hawaii. Analizand datele colectate, modelarea teoretica si interpretarea au condus catre concluzia ca SN2005E nu este o supernova tipica. Supernovele rezulta din colapsul unor stele foarte masive sau prin detonarea termonucleara pe suprafața unor pitice albe compuse in principal din carbon și oxigen. "Dar aceasta, adica SN2005E, deși pare sa fie dintr-un sistemul unei pitice albe, este lipsita de carbon și oxigen. În schimb, este bogata in heliu. Este … surprinzator, diferit", afirma Dae-Sik Moon, de la departamentul de astronomie și astrofizica al Universitații Toronto. Explozia unei supernove este cel mai energetic și stralucitor eveniment care se produce in Univers, a spus Moon. Un astfel de eveniment ne ofera multa informație, nu doar despre modul in care stelele mor, dar și spre ințelegerea originii vieții și expansiunea universului". Se crede ca elementele cele mai grele sunt create in stele și raspandite prin exploziile supernovelor. De asemenea, oamenii de știința utilizeaza luminozitatea supernovelor pentru a face estimari privind accelerația universului. Dar supernova SN 2005E, descoperita acum 5 ani de catre Telescopul de scanare automata Katzman (KAIT), de la Universitatea din California, Berkeley, este una dintre cele opt supernove cunoscute ca fiind foarte bogate in calciu. "Detectand tot mai multe supernove, am descoperit și unele bizare care pot prezenta mecanisme fizice diferite comparat cu cele doua tipuri foarte bine cunoscute, sau pot fi doar variații ale unei teme standard", afirma Alex Filippenko, director KAIT și profesor de astronomie la Berkeley. "Dar SN 2005E a fost un tip diferit de "bang!". Aceasta, precum și alte supernove bogate in calciu par sa aparțina unui alte clase." SN 2005E se distinge de cele doua clase principale de supernove. Astfel: tipul de supernova Ia considerat a fi stele pitice albe, vechi care au agregat materie dintr-un companion pana ce s-a produs explozia termonucleara care le-au distrus in intregime pe amandoua; și tipul Ib/c sau Tipul II de supernova, considerat a fi reprezentat de stele fierbinți, masive și cu viața scurta, care explodeaza și lasa in urma gauri negre sau stele neutronice. Echipa de astronomi, conduși de Hagai Perets, de la centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizica și Avishay Gal-Yam de la Institutul de Știința Weizmann din Rehovot, Israel, a prezentat evidența ca steaua originala a fost o pitica alba cu masa mica ce a furat heliu de la un companion binar pana ce temperatura și presiunea au declanșat explozia termonucleara – o masiva bomba de fuziune – care a spulberat cel puțin straturile exterioare ale stelei și probabil a distrus intreaga stea. Cercetatorii au calculat ca aproximativ jumatate din masa aruncata a fost calciu, ceea ce inseamna ca o pereche de asemenea supernove la fiecare 100 de ani ar fi de ajuns pentru a produce marea abundența de calciu observat in galaxii, cum este galaxia noastra, iar calciul este o componenta prezenta in orice vietate de pe Terra. Asta a fost SN2005E, care a ajuns cam acum 110 milioane de ani in urma in galaxia spirala NGC1032 din constelația Cetus, care a atras inițial atenția lui Perets, Gal-Yam și colegilor lor. Utilizand informațiile oferite de Filippenko și Li, precum și cele de la Observatorul Keck din Hawaii, Observatorul Palomar din Los Angeles și Observatorul din Liverpool (UK), ei au creat o imagine detaliata a exploziei. Cantitatea mica a masei ejectate in explozie, estimata a fi cam 30% din masa Soarelui nostru, precum și faptul ca galaxia in care explozia a survenit era batrana, cu cateva stele gigant fierbinți – i-a condus pe cercetatori la concluzia ca in aceasta explozie a fost implicata o pitica alba cu masa redusa. Mai mult, noua supernova descoperita a ejectat, in mod neobișnuit, masa cu inalt nivel de calciu și titaniu radioactiv, care sunt produsele unei reacții nucleare care implica mai degraba heliu decat carbon și oxigen, loc comun in cazul supernovelor de tip Ia. "Cunoaștem ca SN2005E provine din explozia unei stele vechi de masa joasa datorita locației sale specifice, catre exteriorul unei galaxii fara formarea recenta a unor stele", a spus Filippenko. "Iar prezența calciului in cantitați atat de mari in gazul ejectat ne spune ca heliul trebuie sa fi fost epuizat intr-o explozie nucleara" Interesant este ca o echipa de cercetatori de la Universitatea Hiroshima din Japonia afirma in același numar al publicației Natura, ca SN2005E este o stea masiva originala sau progenitor, ce are 8 pana la 12 mase solare și care a suferit un colaps al miezului similar unei supernova de Tip II. "Este o situație ciudata, confuza!", a spus Filippenko. "Dar speram ca, prin identificarea mai multor exemple ale acestei subclase, precum și a altor supernove neobișnuite, prin urmarirea acestora in detaliu, sa gasim noi variațiuni pe aceasta tema și sa obținem o mai buna ințelegere a fizicii acestora". Sa rezumam:
Filippenko și Weidong Li de la Universitatea Berkeley au fost primii care au raportat in 2003 o supernova neobișnuita, foarte bogata in calciu și – de atunci – KAIT a descoperit alte cateva supernove, incluzand SN2005E, pe 13 ianuarie 2005. Pentru ca aceste supernove, precum tipul Ib, arata evidența heliului in spectrul lor imediat dupa explozie, și pentru ca in stadiile tarzii ele prezinta puternice linii de emisie a calciului, astronomii de la UC Berkeley au fost primii care s-au referit la aceasta supernove, ca fiind de tip Ib. Autorii acestui studiu noteaza ca, daca aceste 8 supernove bogate in calciu sunt primele exemple ale unui tip nou, dar comun de supernove, ei pot da raspunsuri unor probleme incalcite: abundența calciului in galaxii și viața pe Terra, precum și concentrarile de pozitroni, perechea anti-materie a electronului – din centrul galaxiilor. Cea din urma poate fi rezultatul descompunerii titaniului-44 (produs cu abundența in acest tip de supernova), catre scandiu-44 și un pozitron, anterior descompunerii scandiului in calciu-44. Cea mai populara explicație pentru prezența prezența pozitronului este descompunerea presupusei materii negre in inima galaxiilor. "Materia neagra ar putea exista sau nu, a spus Gal Yam, dar pozitronii pot la fel de bine sa fie luați in calcul pentru acest al treilea tip de supernova". Filippenko și Li au speranța identificarii– de catre KAIT și alte telescoape robotice – in galaxiile indepartate  a unor noi exemple de supernove bogate in calciu sau supernove neobișnuite. "Campul de cercetare al supernovelor se afla chiar acum in explozie, daca imi permiteți jocul de cuvinte", a glumit Filippenko. "Multe supernove cu proprietați noi, neobișnuite, au fost gasite, fixandu-ne atenția spre varietatea mare in mecanismele fizice prin care natura a ales sa ca stelele sa explodeze"

Sursa: www.planetariubm.wordpress.com

SURSA 03 astro-urseanu.ro

Ne place sa credem ca stelele sunt obiecte cosmice stabile in timp. Sunt, dar numai daca masa lor este asemanatoare cu cea a Soarelui. Supernovele sunt explozii foarte energetice care fac ca o stea sa devina la fel de stralucitoare cat o galaxie. Da. Stelele pot exploda, dar numai cele de 9 ori mai masive decat Soarele. Astronomii au descoperit doua tipuri de supernove, de fapt doua moduri prin care o stea poate exploda. Primul tip de supernova apare intr-un sistem binar. Componente sistemul binar sunt o pitica alba si o stea giganta rosie. Steaua pitica alba este o stea foarte stabila, de fapt nucleul unei stele asemanantoare cu Soarele. Piticele albe sunt inofensive, pot trai foarte mult (zeci de miliarde de ani) atat timp cat nu atrag materie. Cand o fac masa lor se mareste, si daca depaseste o anumita valoare, duce la explozia stelei. Intr-un sistem binar pitica alba-giganta rosie, steaua mai mica (pitica alba) este mai masiva si atrage gaz din atmosfera stelei din sistem. Gazul cade pe pitica alba (avand o traiectorie in forma de spirala) si cand se acumuleaza o masa mare, duce la explozia stelei prin reaprinderea reactiilor termonucleare. Pitica alba este distrusa, materia fiind expulzata cu viteze foarte mari (de pana la 3% din viteza luminii). Explozia este de 5 miliarde de ori mai stralucitoare decat Soarele si poate fi vazuta si din alte galaxii. Piticele albe sunt compuse din carbon si oxigen dar si urme de hidrogen si heliu. In urma cresterii bruste a temperaturii se creeaza si alte elemente chimice care sunt raspandite in spatiu. Tipul doi de supernova este produs de stelele minim noua ori mai masive decat Soarele. Stelele mai masive decat Soarele incep sa produca energie ca si celelalte stele, prin fuziunea hidrogenului in heliu. Dupa ce hidrogenul este epuizat, nucleul (compus acum din heliu) se contracta si temperatura creste atat de mult incat heliul incepe sa fuzioneze in carbon. Si heliul se consuma iar carbonul fuzioneaza in neon si oxigen. Aici se opresc stelele asemanatoare cu Soarele. Dar cele si mai masive continua seria de fuziune a elementelor chimice (numita nucleosinteza). Urmeaza oxigenului in siliciu si a siliciului in fier. Terminarea a cate unui element chimic duce la contractarea nucleului si la cresterea temperaturii in nucleu. Totodata fiecare proces de fuziune creeaza o anvelopa din resturile elementelor chimice care fuzioneaza, steaua fiind formata din straturi. Dupa ce in nucleu exista numai fier, nucleosinteza nu mai poate avea loc. Presiunea data de procesul de fuziune nu mai exista si gravitatia invinge. Toate straturile cad pe nucleul care colapseaza, se lovesc de acesta si ricoseaza in spatiu. Sunt aruncate cantitati imense de gaz. Steaua devine stralucitoare cat galaxia din care face parte si se poate observa de departe. Cu timpul, unda de soc incalzeste materia interstelara aparand resturile de supernova. S-au observat pana in prezent mii de supernove, majoritatea in alte galaxii. Chiar daca sunt la fel de stralucitoare precum galaxiile, aceste obiecte se vad numai prin instrumentele astronomice. Insa supernovele din galaxia noastra se pot vedea foarte usor daca apar. Ultima a fost observata de catre Kepler in 1608. Cea mai apropiata supernova de galaxia noastra s-a produs in 1987 si s-a numit Supernova 1987A. A aparut in Norul mare al lui Magellan, aflat la 168.000 ani lumina departare. Aparitia unei supernove in vecinatatea Soarelui nu ar avea consecinte prea bune pentru viata de pe planeta noastra. Razele gama emise de o supernova apropiata ar duce la subtierea stratului de ozon, iar acest lucru ar duce ajungerea pe sol a radiatiilor periculoase. Supernovele de tipul 1 ar trebui sa fie situate la o departare mai mica de 3000 de ani lumina ca sa ne afecteze, iar una de tipul 2 si mai apropiata (la 26 ani lumina). Cea mai apropiat sistem binar pitica alba-stea giganta se afla la 150 de ani lumina  si se numeste IK Pegasi. Urmeaza steaua Betelgeuse la 640 ani lumina dar si alte stele.