Zvětšit obrázek

Zeleně je vyznačen obrys rovníkového prstence a vnitřního pásu zbytků materiálu supernovy, jak jej v optickém oboru pozoroval Hubble. Oranžově je vyznačeno pozorování observatoře ALMA na frekvenci 345 GHz. Kredit: G. Zanardo, ICRAR-UWA

Tato supernova patří právem mezi nejznámější. Díky relativní blízkosti (přibližně 167 000 světelných let od nás) se z ní stala nejpodrobněji zkoumaná supernova v historii. Její exploze byla poprvé pozorována 23. února 1987 Ianem Sheltonem a Oscarem Duhaldem na chilské observatoři Las Campanas. Zdroj se nacházel v satelitní galaxii Mléčné dráhy – ve Velkém Magellanově oblaku. Těsně po oznámení se na dané místo oblohy zaměřily snad všechny teleskopy jižní polokoule.

Nejeden z vás si jistě vzpomene na mediálně dlouho a důkladně propíranou senzaci údajně nižší rychlosti světla, než jak ji Albert Einstein zasadil do rámce STR. Šlo o to, že několik hodin předtím, než k nám doputovalo světlo obří exploze, zachytily tři pozemské detektory neutrin sérii silných signálů. Vyplývalo z toho snad to, že světlo má nižší rychlost, než jsme se doposud domnívali? Převratnější objev si snad nedovedeme představit – rychlost světla tvoří základní pilíř našeho zkoumání vesmíru. Pokud by se byť jen drobně odlišovala od doposud stanovené hodnoty, podkopalo by to veškeré základy fyziky či kosmologie. Vyrojilo se mnoho teorií více či méně bizarních, ale Einsteina z pomyslného piedestalu samozřejmě nikdo nesesadil. Nakonec se totiž spolehlivě prokázalo, že čelu šokové vlny samotné exploze trvalo dvě až tři hodiny, než se probilo hustou polévkou částic z centra hvězdy na povrch. Až poté se mohly fotony vydat na svou pouť vesmírem. Neutrina samozřejmě žádný podobný problém nemají – s hmotou takřka neinteragují, proto se z centra hvězdy bez jakýchkoli problémů či zdržení začala šířit okamžitě, a tím k nám mohla dorazit v dostatečném předstihu. Jedna záhada tedy byla vyřešena.

Zvětšit obrázek

Mozaika snímků zbytků po supernově 1987A od rádiových délek až po daleké infračervené. Snímky pod frekvencí 100 HGz byly pořízeny observatoří ATCA, nad ní chilskou ALMA. Montáž vpravo dole vznikla kombinací pěti snímků. Jejím zkoumáním pátrají astronomové po možné mlhovině kolem centrálního pulsaru. Kredit: G. Zanardo, ICRAR-UWA

Nicméně zůstávaly ještě další, byť už pro veřejnost ne tak zajímavé. Pomocí archivních snímků se podařilo velmi rychle dopátrat předchůdce této obří kosmické exploze. Tím byl modrý superobr Sanduleak -69° 202. Na jeho místě by se měla po rozptýlení většiny materiálu nacházet malá a superhmotná neutronová hvězda. Jenže ať se astronomové snažili, jak chtěli, žádný centrální objekt nenalezli. A to se na danou oblast zaměřovaly jak nejsilnější pozemské observatoře, tak rovněž Hubbleův kosmický teleskop – ten prováděl častá pozorování oblasti v nepravidelných intervalech už od srpna 1990. Nyní se astronomové rozhodli využít pokročilejší techniky nejvyspělejších současných observatoří a na centrální oblast SN 1987A si „posvítili“ v rádiovém a milimetrovém oboru.

Zvětšit obrázek

Soubor různých snímků supernovy 1987A. Vlevo snímek HST z roku 2010, uprostřed montáž snímků observatoří ATCA a ALMA. Vpravo je zobrazena počítačová vizualizace zbytků po supernově s vyznačenou možnou polohou pulsaru. Kredit: ATCA & ALMA Observations & data – G. Zanardo et al. / HST Image: NASA, ESA, K. France (University of Colorado, Boulder), P. Challis and R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Mezinárodní spolupráce zahrnovala dvě pracoviště: nedávno upgradovanou australskou observatoř ATCA (Australia Telescope Compact Array) a chilskou Atacama Large Millimeter/submillimeter Array známou pod kratším názvem ALMA.

„Díky kombinaci pozorování v různých vlnových délkách jsme nyní schopni odlišit vyzařování materiálu expandující rázové vlny SN 1987A od záření v rádiovém oboru emitovaného prachovými mračny ve vnitřním pásmu pozůstatků supernovy,“ vysvětluje jedna z členek mezinárodního týmu dr. Giovanna Zanardo z International Centre for Radio Astronomy Research v australském Perthu. „Identifikovat správně jednotlivé zdroje záření je pro další hledání centrálního objektu zásadní. Naše pozorování na observatořích ATCA a ALMA ukázala známky něčeho, co jsme dosud v centrální oblasti bývalé exploze neviděli.“

Zvětšit obrázek

Stejný soubor snímků i s popisem jednotlivých oblastí. Kredit: ATCA & ALMA Observations and data - G. Zanardo et al. / HST Image: NASA, ESA, K. France (University of Colorado, Boulder), P. Challis and R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

„Může jít o zvláštní typ mlhoviny poháněné rychle rotující neutronovou hvězdou nebo pulsarem, jež astronomové hledají už takřka po tři dekády. Až rozlišení našich dvou observatoří nám umožňuje proniknout závojem materiálu vyvrženého při explozi supernovy a pátrat přímo v centrální oblasti,“ dodává Zanardo.

Tým se rovněž současným výzkumem snaží najít odpověď i na druhou ze záhad spojených s SN 1987A. Nedávno publikoval další práci v periodiku Astrophysical Journal, která se snaží odpovědět na otázku asymetričnosti vyzařování expandujícího materiálu.

Přibližně od roku 1992 se jedna jeho strana (z našeho pohledu vlevo/východně orientovaná) začala jevit jasnější. Ve snaze vyřešit tento problém vytvořili astronomové za pomocí počítačů 3D simulace rozpínání materiálu po explozi SN 1987A. V něm zohlednili i asymetrii šíření plynu v blízkém okolí exploze – a vzápětí se začaly objasňovat i doposud nezodpovězené otázky. Jedna z nich se týkala právě asymetrie pozorovaného útvaru.

Zvětšit obrázek

Výřez simulace zobrazující polohu jednotlivých složek v pozůstatcích po 1987A. Kredit: ICRAR

3D model ukázal, že s narůstajícím časem se některé rychleji se pohybující oblasti rozpínajícího se materiálu (o větší energii a tím i jasněji vyzařující v rádiovém oboru) dostanou do kontaktu s prstencem částic rozpínajícím se podél rovníkové oblasti původní hvězdy. Kolize plynu pohybujícího se různými rychlostmi způsobí nárůst teplot dané oblasti a tím i zvýší úhrnné množství radiace. Tuto situaci zachycuje snímek teleskopu HST v levé části dvou předchozích infografik.

Skutečnost, že matematický model odrážel výsledky reálných pozorování, je velkým příslibem v porozumění procesům, které provází jedny z nejenergetičtějších jevů pozorovaného vesmíru.

VIDEO: 3D simulace zachycující vývoj zbytků SN 1987A mezi lety 1989 a 2014. Z modelu je dobře patrné, jak se jedno čelo šokové vlny rozpíná rychleji než protilehlé a zároveň intenzivněji září v rádiovém oboru.

Dissecting a Supernova from ICRAR on Vimeo.

VIDEO: Vizualizace vývoje rozpínání materiálu supernovy 1987A od května 1989 do července 2014. Kredit: Dr Toby Potter, ICRAR-UWA, Dr Rick Newton, ICRAR-UWA

Evolution of Supernova 1987A from ICRAR on Vimeo.

Zdroje:
http://www.icrar.org/news/news_items/media-releases/dissecting1987a
http://www.icrar.org/home/dissectingsupernova1987a
http://www.universetoday.com/116343/whittling-away-at-sn1987a/
http://en.wikipedia.org/wiki/SN_1987A
http://heritage.stsci.edu/1999/04/supplemental.html