Hvězdná exploze ve 3D

ESO 032/10 tisková zpráva

Astronomové pracující s dalekohledem ESO/VLT získali první trojrozměrný pohled na materiál vyvržený při nedávné explozi supernovy. Podle těchto pozorování se mohutný výbuch odehrál převážně jedním směrem a exploze tedy musela být velmi turbulentním procesem. Takový výsledek je v dobrém souhlasu s předpovědí současných numerických modelů.

Na rozdíl od našeho Slunce, které zanikne podstatně klidnějším způsobem, explodují hmotné hvězdy v samotném závěru svého krátkého života jako supernovy a přitom vyvrhnou do okolí obrovské množství materiálu. Supernova ve Velkém Magellanově oblaku z roku 1987, označovaná jako SN 1987A, má mezi ostatními specifické postavení. Byla první supernovou pozorovatelnou pouhým okem od roku 1604, tedy po 383 letech (eso8704). Díky své blízkosti astronomům umožnila studium exploze hmotné hvězdy a následných jevů v dosud nevídaných detailech. Není tedy divu, že se SN 1987A setkala mezi vědci s takovým nadšením, jako jen několik málo dalších jevů v moderní historii astronomie.   

Supernova SN 1987A byla doslova zlatým dolem pro astrofyziky (eso8711 a eso0708). Umožnila  významná pozorovatelská prvenství – například detekci neutrin produkovaných při kolapsu jádra, ztotožnění supernovy s hvězdou zaznamenanou před výbuchem na archivních deskách, pozorování  asymetrie při explozi, přímou detekci vytvořených radioaktivních prvků či vzniku prachových částic, nebo možnost sledování interakce materiálu v okolí hvězdy a mezihvězdného prostředí (eso0708).

Nová pozorování pomocí přístroje SINFONI [1] a dalekohledu ESO/VLT poskytla další ještě hlubší pohled do tajů tohoto úžasného jevu. Astronomové poprvé zkonstruovali trojrozměrný model centrální části materiálu vyvrženého při explozi.
  
Ukazuje se, že výbuch byl v některých směrech mohutnější a materiál se zde šířil rychleji. To vedlo ke vzniku pozorovaného nepravidelného tvaru, jehož některé části jakoby vyčnívají mnohem dále do okolního prostoru.  

Při samotné explozi byla první hmota uvolněna neuvěřitelnou rychlostí až 100 milionů km/h, což je zhruba 1/10 rychlosti světla (pro představu je to 100 000krát rychleji než letí dopravní letadlo). I tak ale této hmotě trvalo deset let, než se setkala s prstencem prachu a plynu, který byl umírající hvězdou uvolněn v minulosti. Snímky též ukazují další vlnu hmoty, která putuje desetkrát nižší rychlostí a je ohřívána radioaktivními prvky vzniklými při výbuchu.   

„Změřili jsme rozdělení rychlostí vyvrženého materiálu v centrální části kolem supernovy 1987A“, říká vedoucí autorka studie Karina Kjær. „Dosud přesně nevíme, jak supernovy explodují, ale informace o tom, jak se to stane, je zachycena v pohybu vyvrženého materiálu. Nyní víme, že hmota nebyla odvržena symetricky, ale naopak jen v určitých směrech, které jsou navíc odlišné od orientace staršího prstence.“

A právě taková asymetrie byla nedávno předpovězena některými počítačovými modely výbuchu supernovy, které ukázaly, že v průběhu exploze dochází k velkorozměrovým nestabilitám. Tato nová pozorování jsou tak prvním potvrzením správnosti modelů. 

SINFONI patří k nejlepším přístrojům svého druhu a pouze množství detailů, které poskytuje, týmu umožnilo učinit prezentované závěry. Systém adaptivní optiky, který využívá, eliminuje efekty rozmazání obrazu vlivem turbulencí v zemské atmosféře a pokročilá technika snímání známá jako 'integral field spectroscopy' (spektroskopie celého pole) umožňuje najednou sledovat různé části chaotického okolí supernovy. Výsledkem je trojrozměrný snímek.   
„Spektroskopie celého pole je speciální technika, kde ke každému obrazovému elementu získáváme navíc informaci o vlastnostech a rychlosti plynu,“ říká  Kjær. „Kromě klasického obrázku máme tedy k dispozici informaci o rychlosti pohybu materiálu podél zorného paprsku. A jelikož známe čas od okamžiku exploze a hmota se pohybuje prostorem volně, je jednoduché z rychlosti spočítat vzdálenost. Díky tomu získáváme představu, jak vnitřní části vyvrženého plynu vypadají při pohledu zepředu i z boku.“

Zdroj

 
Poznámky

[1]  Tým použil přístroj SINFONI (Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared) a dalekohled ESO/VLT. SINFONI pracuje v blízkém infračerveném pásmu (1,1–2,45 µm) a jedná se o spektrograf pro celé pole, vybavený modulem adaptivní optiky.

Další informace

Výzkum je prezentován v časopise Astronomy and Astrophysics v článku s názvem ‘The 3-D Structure of SN 1987A’s inner Ejecta', autorů K. Kjær a kol.

Složení týmu: Karina Kjær (Queen’s University Belfast, UK), Bruno Leibundgut, Jason Spyromilio (ESO) a Claes Fransson, Anders Jerkstrand (Stockholm University, Švédsko).

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 14 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 42 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• Odborný článek
• Další informace o supernově SN 1987A
• článek v Astronomy & Astrophysics

Kontakty

Karina Kjær; Queen’s University; Belfast, UK; Tel: +44 28 9028 8662; Cell: +44 79 1608 0702; Email: karina.kjaer@gmail.com

Bruno Leibundgut; ESO; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6295; Email: bleibund@eso.org

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey telescopes Press Officer; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6655; Email: rhook@eso.org

Překlad: Jiří Srba, Hvězdárna Valašské Meziříčí
Národní kontakt: Viktor Votruba +420 267 103 040; votruba@physics.muni.cz

autor: Jiří Srba