Supernova je
naziv koji potječe od latinske riječi nova, koju su astronomi
koristili kada je neka zvijezda značajno pojačala svoj sjaj
i time dostigla vizualnu magnitudu. Oni su tada mislili da
je to nova zvjiezda i za to su ih nazivali novama. Supernova
je naziv za veliku novu, a u zadnje vrijeme spominje se i
naziv hipernova, za neke iznimno jake i velike supernove.
Supernova je zapravo velika eksplozija u kojoj umire zvijezda
velike mase (supernove tipa Ib, Ic i II). Energija koja se
oslobodi pri takvoj eksploziji gotovo je nezamisliva. Toliko
energije Sunce nije proizvelo u cijelo svom životu. Što je
to što supernovi daje toliku energiju? Da bi to saznali,
moramo pogledati duboko u masivnu zvijezdu nešto prije njene
smrti. Naravno da je to nemoguće, ali teoretski se može pretpostaviti
točno što se događa. Teoretski model se dobro poklapa sa
observacijama supernova kao što su SN 1987A (supernova koja
je eksplodirala 1987. u Velikom Magellanovom oblaku).
 |
SN 1987A snimljena Hubble Space
Telescopeom; krugovi koji se vide oko zvijezde
zapravo imaju oblik pješćanog sata orkenutog dnom
prema nama, a predstavljaju ranije izbačenu materiju
(HST)
|
|
U jezgi stare i masivne
zvijezde događa se niz termonuklearnih reakcija kojima zvijezda
dobiva energiju. Kada temperatura
u centru takve zvijezde dosegne
nekoliko stotina milijuna kelvina, događaju se reakcije koje oslobađaju
čestice koje zovemo neutrinima. Oni su današnjoj fizici
velika zagonetka: ne zna
se imaju li masu, no zna se da nose veliku količinu energije. Budući da
oni odnose energiju iz jezgre, zvijezda se mora ponovo
zagrijati novim nuklearnim
reakcijama ili kontrakcijom (stiskanjem). Kod supernove, nuklearne reakcije
u jezgi više ne mogu stvarati energiju jer su atomi željeza preteški za
nove reakcije, pa je zvijezda prisiljena stisnuti se. Brzi
stisak znači brzo,
jako zagrijavanje (do 500 milijuna K) i nezamislive tlakove. U takvim uvjetima
pokreće se reakcija u kojoj se protoni spajaju sa elektronima i stvaraju
neutrone i poplavu neutrina. Jezgra se tada zgusne do gustoće koju zovemo
nuklearna gustoća (tako su gusto posloženi protoni i neutroni u jezgri
atoma). Kada bi Zemlju stisnuli do nuklearne gustoće, imala
bi samo 300 metara u
promjeru. Kod takve gustoće kontrakcija se ne nastavlja, već jezgra stvara
iznimno jaki val pritiska koji se počne kretati prema površini zvijezde.
Kada se taj val, još akceleriran neutrinima iz jezgre, sudari sa vanjskim
slojevima zvijezde koji se još uvijek stišću, val postaje udarni i nastaje
eksplozija. Ogromna količina energije koju donosi udarni val koristi se
za sintezu elemenata težih od željeza. Svi elementi koji
su teži od željeza,
a postoje danas na Zemlji nastali su jednom davno u ovakvom procesu. Kompjuterske
simulacije predviđaju da se 96% materijala kojeg zvijezda izbaci u supernovi
iskorištava za sljedeću generaciju zvijezda. Izbačeni materijal, kao i
onaj koji je zvijezda izgubila još ranije (u fazi crvenog
diva) može se vidjeti
u obliku maglice u vizualnom, a čak i bolje u radio dijelu spektra. Na
našem je nebu možda najpoznatija maglica Rakovica u Biku
(Taurusu) čija je centralna
zvijezda 1054. godine bila vidljiva kao supernova, a danas je pulsar. Pulsar
ili neutronska zvijezda je zapravo supergusta jezgra zvijezde koja se sastoji
većinom od neutrona, što joj daje neka zanimljiva svojstva. O pulsarima
postoji zasebni članak (pulsari). Zvijezde koje su prije
eksplozije bile još masivnije
nakon eksplozije ostavljaju još interesantnije objekte - crne rupe.
Osim kao nasilna smrt starih i masivnih zvijezda, supernove
se javljaju u još jednom obliku: tzv. supernove tipa Ia.
One nastaju u dvojnim sustavima
u kojima je jedna zvijezda bijeli patuljak. Bijeli patuljak je vruća
i gusta
jezgra umrle zvijezde, sastoji se uglavnom od ugljika i kisika u degeneriranom
stanju i u njenom centru se više ne odvijaju nikakve nuklearne reakcije.
U bliskom dvojnom sustavu može se dogoditi da se druga zvijezda u fazi
crvenog diva toliko napuhne da se njen materijal počne prelijevati na
bijelog patuljka.
Kako se degenerirana tvar ne ponaša isto kao i normalna, taj proces dovodi
do nekontrolirane nuklearne reakcije gorenja ugljika u kojoj se cjiela
zvijezda raspada. Supernova tipa Ia ima karakterističnu krivulju sjaja,
viši maksimum
sjaja od ostalih supernova i izraženu absorbcijsku liniju silicija koji
nastaje kao nusprodukt ove eksplozivne reakcije. Zbog toga što su svi
bijeli patuljci
slični, supernove tipa Ia su pouzdanije kao standardne svijeće kod mjerenja
udaljenosti galaksija, o čemu postoji poseban članak.
Mislav Baloković, < 1.2.2004.
