Zvětšit obrázek

Následky exploze supernovy (ilustrace): světelné echo a zbytek supernovy. Kredit: NASA/CXC/M.Weiss

Dánský aristokrat a astronom Tycho Brahe, vracející se večer 11. listopadu 1572 domů, pohlédl „náhodou“ na oblohu. A ke svému překvapení uviděl v souhvězdí Kasiopeji (nedaleko hvězdy kappa Cas) velmi jasnou hvězdu, která tam předtím nebyla. Jasnost nové hvězdy rostla, byla srovnatelná s Venuší (v maximu dosahovala -4,1 mag) a asi dva týdny byla viditelná i za bílého dne. Pak pomalu slábla a „zmizela“ až po 16. měsících v březnu 1574 – přestala být pozorovatelná pouhým okem (dalekohled se začal používat až po roce 1610).

Zvětšit obrázek

Armin Rest (CTIO/Harvard)

Nová hvězda - supernova, o níž dnes víme, že je výsledkem hvězdné exploze, je v současnosti slabá hvězdička 19. magnitudy, která intenzivně září v rentgenové a radiové oblasti spektra.

Supernova SN 1572 (Tychonova supernova) rozpoutala v době svého objevu akademickou polemiku týkající se neměnnosti vesmíru, ale vysvětlit tento jev – hvězdnou explozi – se vědcům podařilo až v druhé polovině minulého století. Kniha „De Nova Stella“ (Tycho Brahe) dala podobným objektům název „nova“ a Tychonova celoživotní práce znamenala „vědeckou revolucí“ (Scientific Revolution) a stala se o desítky let později základním kamenem vědeckého výzkumu závěrečného stádia vývoje hvězd.

Astrofyziky zajímá odpověď na otázku, jaký typ hvězdy exploduje. Dříve měli jedinou možnost – „přehrabávat se v popelu“, který je po výbuchu ve vesmíru roztroušen ve formě zbytků supernovy. Teprve nyní astronomové spatřili „opakující“ se světlo („světelné echo“) z původní exploze Tychonovy supernovy (SN 1572). Stejně i u druhé supernovy nazvané Cassiopea A (Cas A). Cas A vybuchla v druhé polovině 17. stol. (pravděpodobně kolem roku 1680) a na Zemi ji neviděli. Nyní v radiovém a rentgenovém oboru patří mezi nejjasnější zbytky supernov.

 

„Světelné echo“ u supernovy Cas A (purpurové) cestuje napříč oblohou. Film, složený z jednotlivých snímků, celkově pokrývá asi rok pozorování. (Kredit: A. Rest et al).         SPUSTIT ANIMACI

„Studium těchto ozvěn umožňuje astronomům přímo pozorovat světlo ze supernovy a to z doby, kdy před stovkami let explodovala,“ vysvětluje Armin Rest (CTIO a Harvard University), vedoucí autor práce, která byla přijata pro publikování v Astrophysical Journal Letters. Poetičtěji řečeno – dnes můžeme vidět stejné světlo, které slavní astronomové pozorovali v minulých stoletích.

Zvětšit obrázek

Nicholas Suntzeff (Texas A&M University)

„Je to stejné jako objev barevné fotografie Napoleona. Dostali jsme šanci pořídit snímek velmi významné události v historii astronomie,“ dodal Rest. První barevné materiály vznikaly v roce 1907, ale barevná fotografie byla patentována G. Lippmannem (Francie) o rok později. Napoleon Bonaparte (1769, Korsika – 1821, Svatá Helena).

Ozvěnu na Zemi většina lidí zná a ví, že nastává při odrazu zvuku od pevné, rozlehlé překážky nazpět k posluchači, který poté odražený zvuk vnímá zpožděně. Při „světelné ozvěně“ (light echo) se jasné světla supernovy rozpíná do vnějšího prostoru a jeho část se odráží od mezihvězdného prachu do směru zorného paprsku pozorovatele.

Nezvyklé putování světelných „pulsů“ začíná při explozi supernovy, pak dosáhne oblaku mezihvězdného prachu, odrazí se od něho a teprve pak cestujte k nám. Mimořádně dlouhá cesta způsobí, že světelné echo přijde se zpožděním stovek let (světlo viděné Tychonem) na rozdíl od toho, které k nám cestovalo přímo.

Světelná echa nabízejí astronomům jedinečnou příležitost ke studiu samotné exploze i vývoje supernovy.

Zvětšit obrázek

Rentgenový snímek Tychonovy supernovy (SN 1572) po více než 400 letech pořídila Chandra. Rozpínající se bublina zbytků supernovy (zelené a červené) uvnitř rychleji pohybující se skořápky extrémně vysokoenergetických elektronů (modrá vlákna). Kredit: NASA/CXC/Rutgers/J.Warren & J.Hughes et al.

„Můžeme se podívat "před a po" - současně studovat světelné echo i zbytky supernov a to v tomto pořadí,“ vysvětluje Rest. „Normálně jsou v astronomii časová měřítka událostí tak dlouhá, že nemůžeme sledovat vývoj jednotlivých objektů. Buď můžete vidět explozi supernovy nebo můžeme studovat zbytky supernovy. Současně pro stejnou událost to nejde, ale se světlými echy ano.“

Zvětšit obrázek

Doug Welch (McMaster University)

Pro nalezení světelných ozvěn supernov Restův tým použil infračervené mapy oblohy a vybral regiony s velkým množstvím mezihvězdného prachu. Ty pak monitoroval 4m dalekohledy na observatořích Kitt Peak National Observatory (Arizona) a Cerro Tololo Inter-Americanovi Observatory (Chile). Zaměřil se na 7 nejjasnějších supernov za posledních 2000 let. U dvou zjistil světelné echo: Tychonovy supernovy (SN 1572) a supernovy Cas A. Toto jsou první světelná echa supernov objevená v Mléčné dráze.

Další vědci objevili při infračerveném pozorování oblohy světlo vycházející ze supernovy Cas A, které nevytvářelo „zrcadlové obrazy“, ale místo toho bylo pohlcováno mezihvězdným prachem, zahřívalo se a opětně bylo vyzářeno, ale na delších vlnových délkách.

Nicholas Suntzeff (Texas A&M University) s Douglasem Welchem (McMaster University) spolupracovali s Restem na mezinárodním projektu Harvardské university. Suntzeff sice déle než 25 let (včetně 20. let na Cerro Tololo) pozoroval supernovy a učinil nespočet objevů, ale žádný nebyl větší než první důkaz existence temné energie v roce 1998.

Zvětšit obrázek

Rentgenový snímek zbytků supernovy Cas A pořídila Chandra. Modré obloukové útvary ukazují zrychlení v expandující rázové vlně vygenerované explozí. Červené a zelené oblasti představují materiál ze zničené hvězdy zahřátý explozí na milión stupňů. Kredit: NASA/CXC/MIT/UMASS Amherst/M.D.Stupeň et al.

„Myslím si, že se mohu klidně dívat na oblohu a ještě vidět stejné světlo jako Tycho v době svého opravdu revolučního objevu,“ řekl Suntzeff. „Miluji spojení astronomie s historií a vliv astronomie na průběh lidského myšlení. Tycho byl astronom, který ukázal, že se Aristoteles mýlí. Aristoteles věřil, že Země je ve středu vesmíru a všechny proměnné objekty jsou mezi Zemí a Měsícem. To se také vyučovalo ve všech katolických i protestantských školách více než 1 500 let. Supernova dokázala, že tato teorie je špatná a rychle vedla ke svobodě myšlení ve vědě.“

Zvětšit obrázek

Tycho Brahe: De Nova Stella Kredit: Craig Michael Utter

Restův tým věří, že v budoucnu zachytí spektra světelných ozvěn a na jejich základě bude správně klasifikovat supernovy a identifikovat jednotlivé typy explodujících hvězd. Jasnost světelných ozvěn závisí na tloušťce „odrazného“ mezihvězdného prachu. Čím je echo jasnější, tím je vhodnější pro pozorování. Tým bude monitorovat již známá echa, ale současně bude v naší Galaxii pokračovat v pátrání po dalších supernovách s ozvěnou.

Supernovy před miliardami let významně ovlivnily složení sluneční soustavy a umožnila i chemii života na Zemi. Proto konečným cílem Restova týmu je zlepšit pochopení supernov obecně, protože minulé generace supernov jsou hlavním zdrojem všech těžkých prvků na Zemi počínaje vápníkem v našich kostech až po železo v naší krvi.

Zdroj: The Center for Astrophysics