Супернові надзвичайно енергійні та динамічні події у Всесвіті. Найяскравіший, який ми коли-небудь спостерігали, був виявлений у 2015 році і був яскравим, як 570 мільярдів сонців. Їх світність означає їх значення в космосі. Вони виробляють важкі елементи, що складають людей і планети, а їхні ударні хвилі викликають утворення наступного покоління зірок.
Кожні 100 сотень років у галактиці Чумацький Шлях існує близько 3 наднових. Протягом усієї людської історії спостерігали лише кілька наднових. Найдавніші зареєстровані наднови спостерігалися китайськими астрономами в 185 році нашої ери. Найвідоміша наднова - це, мабуть, SN 1054 (історичні наднови названі за рік їх спостереження), який створив туманність Краба. Тепер, завдяки всім нашим телескопам і обсерваторіям, спостереження за наднорами є досить рутинним.
Але одне, що астрономи ніколи не спостерігали - це дуже ранні стадії наднової. Це змінилося в 2013 році, коли, випадково, автоматизований проміжний завод "Паломар" (IPTF) побачив наднову лише 3 години.
Виявлення наднових у перші кілька годин є надзвичайно важливим, оскільки ми можемо швидко вказати на нього інші «області дії» та зібрати дані про зірку родоначальника SN. У цьому випадку, згідно з доповіддю, опублікованою в Nature Physics, подальші спостереження виявили несподіванку: SN 2013fs був оточений циркулярним матеріалом (CSM), який він викинув за рік до події наднової. ЦСМ викидався з високою швидкістю приблизно 10 - 3 сонячних мас на рік. Згідно з документом, такий вид нестабільності може бути поширеним серед наднових.
SN 2013fs був червоним супер-гігантом. Астрономи не думали, що ті типи зірок викидають матеріал до того, як надходять наднову. Але подальші спостереження з іншими телескопами показали вибух наднової, що рухався через хмару матеріалів, раніше викинуту зіркою. Що це означає для нашого розуміння наднових ще не зрозуміло, але це, мабуть, зміна гри.
Ловля 3-годинної SN 2013fs була надзвичайно вдалою подією. IPTF - це повністю автоматизоване широкопольове дослідження неба. Це система з 11 CCD, встановлених на телескопі в обсерваторії Паломар в Каліфорнії. Експозиція займає 60 секунд на частотах від 5 днів до 90 секунд. Саме це дозволило йому зафіксувати SN 2013fs на своїх ранніх стадіях.
Наше розуміння наднових - це суміш теорії та спостережуваних даних. Ми багато знаємо про те, як вони руйнуються, чому вони руйнуються і які типи наднових існують. Але це наша перша точка даних SN в його ранніх годинах.
SN 2013fs знаходиться на відстані 160 мільйонів світлових років у галактиці зі спіральною рукою під назвою NGC7610. Це наднова II типу, це означає, що вона як мінімум у 8 разів масивніша, ніж наше Сонце, але не більше 50 разів масивна. Наднови типу II спостерігаються здебільшого у спіральних гілках галактик.
Супернова - кінцевий стан деяких зірок у Всесвіті. Але не всі зірки. Лише масивні зірки можуть стати надновою. Наше власне Сонце занадто мало.
Зірки - це як динамічні врівноважуючі дії між двома силами: синтезом і гравітацією.
Оскільки водень зливається в гелій у центрі зірки, він викликає величезний тиск назовні у вигляді фотонів. Саме це освітлює і зігріває нашу планету. Але зірки, звичайно, надзвичайно масивні. І вся ця маса залежить від сили тяжіння, яка тягне масу зірки всередину. Тож синтез і гравітація більш-менш врівноважують один одного. Це називається зоряною рівновагою, якою є стан, у якому знаходиться наше Сонце, і воно буде ще на кілька мільярдів років.
Але зірки не тривають вічно, вірніше, їх водень не є. І як тільки водень вичерпається, зірка починає змінюватися. У випадку з масивною зіркою вона починає плавити більш важкі та важчі елементи, поки не зливає залізо та нікель у своїй серцевині. Плавлення заліза та нікелю є природним межею плавлення у зірці, і як тільки вона досягне стадії злиття заліза та нікелю, синтез припиняється. Зараз у нас є зірка з інертною серцевиною із заліза та нікелю.
Тепер, коли синтез припинився, зоряна рівновага порушується, і величезний гравітаційний тиск маси зірки викликає крах. Цей швидкий колапс змушує ядро знову нагріватися, що зупиняє колапс і спричиняє масовий зовнішній удар. Ударна хвиля потрапляє на зовнішній зоряний матеріал і вибухає в космос. Вуала, наднова.
Вкрай високі температури ударної хвилі мають ще один важливий ефект. Він нагріває зоряний матеріал поза серцевиною, хоча дуже коротко, що дозволяє плавити елементи важче заліза. Це пояснює, чому надзвичайно важкі елементи, такі як уран, набагато рідше, ніж легші елементи. Тільки досить великі зірки, які йдуть наднову, можуть підробити найважчі елементи.
У двох словах, це наднова II типу, того ж типу виявлена в 2013 році, коли їй було лише 3 години. Як відкриття CSM, викинутого SN 2013fs, виростить наше розуміння наднових, не повністю зрозуміло.
Супернові - це досить добре зрозумілі події, але навколо них ще багато питань. Чи відповідатимуть ці нові спостереження на самих ранніх стадіях наднових на деякі наші запитання, чи просто створять ще без відповіді, залишається побачити.
