Super supernowa

Dawno, dawno temu, w odległej galaktyce eksplodowała supernowa. 2.8 mld lat później - 24 kwietnia 2003 roku - zaobserwowali ją ziemscy astronomowie. Nie byłoby w tym nic dziwnego, gdyby nie fakt, że supernowa - oznaczona jako SNLS-03D3bb - jest ponad dwa razy jaśniejsza, niż się spodziewano. Odkrycie to może mieć spore konsekwencje dla kosmologii.

Supernowe to zjawisko astronomiczne polegające na eksplozji gwiazdy, w wyniku której na niebie pojawia się nowy, jasny obiekt - stąd nazwa. Istnieje kilka rodzajów supernowych, dla astronomów jednak szczególnie ważny był jeden ich typ - zwany Ia - który pełnił rolę "świec standardowych" przy pomiarach odległości we wszechświecie.

Supernowe Ia powstają w układach podwójnych, w których większy ze składników posiada masę nieprzekraczającą około 4 mas Słońca. Gdy jego paliwo nuklearne (wodór) kończy się, gwiazda przechodzi ciąg skomplikowanych przemian, syntetyzując coraz cięższe pierwiastki, aż do węgla i tlenu. Tak powstały biały karzeł - mała, bardzo masywna gwiazda - utrzymywany jest w równowadze termodynamicznej dzięki ciśnieniu elektronowego gazu zdegenerowanego, które powstrzymuje węglowo-tlenowy rdzeń przed zapadnięciem się pod własnym ciężarem.

Powyżej pewnej wartości granicznej masy białego karła, zwanej masą Chandrasekhara, nawet zdegenerowana materia elektronowa nie jest w stanie przeciwstawić się grawitacji, i obiekt musi ulec tzw. kolapsowi grawitacyjnemu, tworząc gwiazdę neutronową (podtrzymywanej ciśnieniem zdegenerowanej materii neutronowej) albo czarną dziurę (czy inny dziwny obiekt - gwiazdę kwarkową, gravastar czy gwiazdę ciemnoenergetyczną).

Biały karzeł, który ma wybuchnąć jako supernowa, ma początkowo masę niższą niż masa Chandrasekhara (około 1.4 mas Słońca), ale jeśli jest częścią układu podwójnego, może "podkradać" materię składającą się na jego towarzysza. Zgodnie z obowiązującą teorią końcowych etapów ewolucji gwiazd, biały karzeł w układzie podwójnym nie osiąga granicy Chandrasekhara - trochę wcześniej dochodzi w jego wnętrzu do potężnego wybuchu termojądrowego, który rozrywa gwiazdę na strzępy, tworząc supernową.

Z uwagi na to, że masa eksplodującego białego karła zawsze byłaby taka sama, supernowa Ia wybuchałaby z taką samą mocą. Dlatego są tak cennym dla astronomów wyznacznikiem odległości międzygalaktycznych: jeśli wiemy, jak jasna (w kategoriach absolutnych) powinna być "świeca standardowa", i jaką jasność faktycznie obserwujemy, możemy stwierdzić, jak daleko się od nas znajduje. Przynajmniej tak przypuszczano do tej pory.

W artykule opublikowanym w ostatnim numerze Nature artykule grupa naukowców prowadzących badania supernowych w ramach przeglądu SNLS opisuje niezwykła supernową dostrzeżoną w 2003 roku. Jak wynika ich analizy, eksplodujący biały karzeł posiadał masę równą około 2.1 mas Słońca - czyli znacznie powyżej granicy Chandrasekhara. Mechanizm dzięki któremu było to możliwe nie jest jeszcze znany. Niektórzy astrofizycy uważają, że może za to odpowiadać wysoka prędkość obrotu białego karła, albo zderzenie z drugim białym karłem, składnikiem układu podwójnego.

Jak napisano wyżej, istnienie "świec standardowych" ma w astronomii ogromne znaczenie. To właśnie dwa zespoły (Riessa i Perlmuttera) obserwujące supernowe Ia ogłosiły w 1998 roku odkrycie przyspieszenia ekspansji wszechświata, co ma być jednym z dowodów istnienia tajemniczej "ciemnej energii". Jaśniejsze niż zwykle supernowe, takie jak SNLS-03D3bb, zmuszą astronomów do bardziej drobiazgowej analizy wyników i kalibracji kosmicznej skali odległości.

źródło: Nature