A Flash in the Night Sky:Exploring Types of Supernovae

Υπάρχουν εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια στον Γαλαξία μας και περισσότερα στους γαλαξίες που βρίσκονται πέρα ​​από τον δικό μας. Με μια ματιά, αυτά τα ογκώδη ουράνια σώματα είναι αιώνια. Ο ήλιος που βρίσκεται στο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος υπάρχει εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια και θα καίει για δισεκατομμύρια ακόμη, αλλά τελικά, θα ξεμείνει από καύσιμα και θα αρχίσει να πεθαίνει. Μερικά αστέρια, όπως το δικό μας, θα επεκταθούν και θα καταβροχθίσουν τους πλανήτες τους πριν τελικά καταρρεύσουν σε έναν λευκό νάνο. Άλλοι, ειδικά γιγάντια αστέρια, βιώνουν έναν πολύ πιο θεαματικό θάνατο. Από καιρό σε καιρό, οι αστρονόμοι θα εντοπίσουν μια φωτεινή λάμψη στον νυχτερινό ουρανό που σηματοδοτεί τον θάνατο ενός άστρου - ενός σουπερνόβα. Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι σουπερνόβα; Γιατί αυτές οι ουράνιες εκρήξεις είναι τόσο κρίσιμες για την κατανόησή μας για το σύμπαν;

Τι προκαλεί τους σουπερνόβα;

Οι αστρονόμοι μελετούν τους σουπερνόβα για χιλιάδες χρόνια. Το παλαιότερο καταγεγραμμένο σουπερνόβα ήταν πιθανότατα HB9, μεταξύ 4500 και 1000 π.Χ. Οι πρώτοι αστρονόμοι μπορεί να παρατήρησαν αυτή την έκρηξη κατά τη Βεδική περίοδο της Ινδίας. Τι προκαλεί αυτές τις τεράστιες ουράνιες εκρήξεις;

Η έρευνα δείχνει ότι δύο διαφορετικά πράγματα μπορούν να προκαλέσουν την εμφάνιση ενός σουπερνόβα. Το πρώτο συμβαίνει σε ένα δυαδικό σύστημα αστεριών εάν ένα από τα αστέρια είναι ένας λευκός νάνος άνθρακα-οξυγόνου. Ο λευκός νάνος κλέβει μάζα από το συνοδό του αστέρι. Αν συσσωρεύσει πάρα πολλή μάζα, εκρήγνυται και γίνεται σουπερνόβα. Αυτό ονομάζεται σουπερνόβα θερμικής φυγής.

Ο δεύτερος τύπος σουπερνόβα σχετίζεται με τον κύκλο ζωής ενός αστεριού. Κάθε αστέρι έχει μια πεπερασμένη ποσότητα καυσίμου για να κάψει. Μόλις τελειώσει, μερικά από τα αστέρια που απομένουν μάζα αρχίζουν να πέφτουν προς τα μέσα προς τον πυρήνα του. Καθώς δημιουργείται η μάζα του πυρήνα, αυξάνεται και η βαρυτική έλξη του αστεριού. Τελικά, η συνεχώς αυξανόμενη βαρύτητα θα προκαλέσει την κατάρρευση του πυρήνα, προκαλώντας ένα σουπερνόβα.

Αυτή η έκρηξη είναι τόσο σφοδρή και ισχυρή που μπορεί να δημιουργήσει νέους ατομικούς πυρήνες. Το τεράστιο κρουστικό κύμα του μπορεί να προκαλέσει νέες αντιδράσεις σύντηξης σε ό,τι έχει απομείνει από το εξωτερικό κέλυφος του άστρου. Μετά την έκρηξη, το μόνο που απομένει από αυτά τα αστέρια είναι ένας πυκνός πυρήνας και ένα νεφέλωμα. Όταν καταρρεύσει, θα γίνει είτε μαύρη τρύπα είτε αστέρι νετρονίων.

Διαφορετικοί τύποι σουπερνόβα

Οι σουπερνόβα ταξινομούνται με έναν από τους τέσσερις τρόπους, ανάλογα με διαφορετικές μεταβλητές. Αρχικά, οι σουπερνόβα είχαν μόνο δύο ταξινομήσεις - τύπου Ι και τύπου II. Καθώς κατανοούμε καλύτερα τους σουπερνόβα και τι αντιπροσωπεύουν, άρχισαν να διασπούν τους σουπερνόβα τύπου Ι πιο κάτω σε Ia, Ib και Ic. Οι περισσότερες από τις ανακαλύψεις που θα συζητήσουμε στη συνέχεια ανακαλύφθηκαν όλες χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία. Η φασματοσκοπία χρησιμοποιεί τηλεσκόπια που μπορούν να διαβάσουν διάφορες μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αυτό περιλαμβάνει τα πάντα, από το ορατό φως που μπορούμε να δούμε μέχρι το υπεριώδες φως, τις ακτίνες Χ, την υπέρυθρη ακτινοβολία και τα ραδιοκύματα που εκπέμπουν αυτά τα αστέρια κατά τη διάρκεια της ζωής τους και μέχρι το θάνατό τους.

Τύπος Ia

Οι σουπερνόβα Ia είναι συνήθως το αποτέλεσμα εκείνων των λευκών νάνων δυαδικών αστρικών συστημάτων που δημιουργούν θερμικά δραπέτες σουπερνόβα. Οι λευκοί νάνοι είναι μικρότεροι από τα περισσότερα άλλα αστέρια, οπότε όταν απορροφούν αρκετή μάζα από το συνοδό τους αστέρι και μεγαλώνουν σε περίπου 1,4 φορές το μέγεθος του ήλιου μας, καταρρέει, προκαλώντας έναν σουπερνόβα. Από τη φασματοσκοπική πλευρά των πραγμάτων, αυτές οι εκρήξεις δεν έχουν πολύ υδρογόνο, εμφανίζοντας κυρίως άνθρακα, πυρίτιο, ασβέστιο και σίδηρο.

Πληκτρολογήστε Ib

Υπάρχει μια σαφής έλλειψη υδρογόνου στη φασματοσκοπία των σουπερνόβα Ib, αλλά δείχνουν υψηλότερη ποσότητα ηλίου από τις άλλες δύο υπερκαινοφανείς τύπου Ι. Αυτός ο τύπος σουπερνόβα είναι πιθανόν το αποτέλεσμα του θανάτου άστρων που είναι τουλάχιστον 25 φορές μεγαλύτερα από τον ήλιο. Αυτά τα αστέρια ρίχνουν τα εξωτερικά τους στρώματα αργά στη ζωή τους, με αποτέλεσμα να εκραγούν και αργότερα να εκραγούν σε μια σουπερνόβα.

Πληκτρολογήστε Ic

Οι σουπερνόβα τύπου Ic δείχνουν ελάχιστο έως καθόλου ήλιο ή υδρογόνο στις φασματοσκοπικές μετρήσεις τους. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι είναι παρόμοια με τους σουπερνόβα τύπου Ib και τους έχουν ονομάσει σουπερνόβα απογυμνωμένου πυρήνα κατάρρευσης. Συχνά βλέπουμε αυτούς τους τύπους σουπερνόβα σε δυαδικά συστήματα αστεριών, παρόμοια με τον τύπο Ia. Αντί ο λευκός νάνος να καταρρέει και να εκραγεί, το απογυμνωμένο αστέρι είναι αυτό που δώρισε όλη του τη μάζα για να δημιουργήσει αυτόν τον θερμικά φυγόδικο σουπερνόβα.

Τύπος II

Η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ των σουπερνόβα Τύπου Ι και Τύπου ΙΙ, είναι η ποσότητα υδρογόνου και ηλίου που απελευθερώνεται όταν το αστέρι εκρήγνυται. Οι σουπερνόβα τύπου ΙΙ ονομάζονται επίσης «σουπερνόβα κατάρρευσης πυρήνα». Συμβαίνουν όταν ένα αστέρι μεγαλύτερο από οκτώ φορές τη μάζα του ήλιου μας φτάνει στο τέλος της ζωής του. Αυτά τα αστέρια αρχίζουν να συντήκουν σίδηρο στον πυρήνα τους στο τέλος της ζωής του. Με την πάροδο του χρόνου, ο πυρήνας θερμαίνεται μέχρι να εκραγεί, αφήνοντας πίσω του ένα αστέρι νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα.

Κατανόηση του Σύμπαντος

Η παρακολούθηση ενός σουπερνόβα μπορεί να φαίνεται σαν μια απίστευτη εμπειρία, αλλά είναι κάτι περισσότερο από ένα φανταχτερό σόου φωτός. Μια σουπερνόβα παίρνει όλα τα υλικά που συνέβαλαν στη γέννηση του αστεριού πριν από αιώνες και τα απελευθερώνει πίσω στο σύμπαν. Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι πολλά από τα βαρύτερα στοιχεία που έχουμε ανακαλύψει παράγονται μέσα σε αυτές τις σουπερνόβα. Ακόμη και ο σίδηρος στο αίμα σας θα μπορούσε πιθανώς να ανιχνευθεί στον θάνατο κάποιου μακρινού και ξεχασμένου αστεριού.

Η παρακολούθηση των σουπερνόβα που εκρήγνυνται βοηθά επίσης τους αστρονόμους και τους αστροφυσικούς να κατανοήσουν καλύτερα τη διαστολή του σύμπαντος. Οι πρώτοι αστρονόμοι πίστευαν ότι το σύμπαν ήταν πεπερασμένο. Ωστόσο, έκτοτε ανακαλύψαμε ότι το σύμπαν συνέχισε να διαστέλλεται από την έναρξή του - κατά τη διάρκεια μιας άλλης τεράστιας έκρηξης γνωστής ως Big Bang. Κατά την παρατήρηση των σουπερνόβα τύπου Ia, οι αστρονόμοι παρατήρησαν ότι η απόσταση μεταξύ απομακρυσμένων δυαδικών ζευγών ήταν μεγαλύτερη από την αναμενόμενη. Αυτή η ανακάλυψη βοήθησε να ενισχυθεί η θεωρία του διαστελλόμενου σύμπαντος που δεν επιβραδύνεται αλλά αντιθέτως παρουσιάζει πρόσθετη επιτάχυνση καθώς οι γαλαξίες απομακρύνονται περισσότερο.

Υπάρχουν τόσα πολλά που δεν καταλαβαίνουμε για το σύμπαν που ονομάζουμε σπίτι. Η παρακολούθηση του θανάτου αυτών των αρχαίων αστεριών μπορεί να μας βοηθήσει να το καταλάβουμε λίγο πιο εύκολα.

Γέννηση μιας Μαύρης Τρύπας

Ένα από τα δύο πράγματα μπορεί να συμβεί μετά από ένα σουπερνόβα στις περισσότερες περιπτώσεις. Από τη μία πλευρά, εάν ο πυρήνας του άστρου καταρρεύσει και γίνει εξαιρετικά πυκνός, εξελίσσεται σε αυτό που είναι γνωστό ως αστέρι νετρονίων. Αυτά τα αστέρια πήραν το όνομά τους επειδή είναι τόσο πυκνά και έχουν τεράστια βαρύτητα που συμπιέζει πρωτόνια και ηλεκτρόνια σε αφόρτιστα νετρόνια. Επίσης δεν παράγουν θερμότητα. Αν κάτι στο ηλιακό σύστημα επιζούσε από το σουπερνόβα, θα έμεινε στο σκοτάδι.

Από την άλλη πλευρά, αυτά μπορούν να συνεχίσουν να καταρρέουν σε μια μαύρη τρύπα. Όταν συμβεί αυτό, έχουμε μείνει με μια αστρική μαύρη τρύπα. Αυτό είναι διαφορετικό από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκονται στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών. Αυτές οι μαύρες τρύπες είναι τόσο μεγάλες που δεν θα μπορούσαν να σχηματιστούν με τον ίδιο τρόπο που σχηματίζονται οι αστρικές μαύρες τρύπες - κυρίως επειδή δεν υπάρχουν αστέρια τόσο μεγάλα που έχουμε ανακαλύψει ακόμα. Οι θεωρίες κυμαίνονται από κατάρρευση νεφών αερίου κατά τη γέννηση ενός γαλαξία έως αστρικές μαύρες τρύπες που έχουν συγχωνευθεί για να δημιουργήσουν μια τεράστια τρύπα στον χωροχρόνο.

Η περιέργεια του Betelgeuse

Ένα από τα φωτεινότερα αστέρια στον νυχτερινό μας ουρανό είναι ο Betelgeuse. Αυτός ο τεράστιος κόκκινος υπεργίγαντας βρίσκεται στον αστερισμό του Ωρίωνα, χρησιμεύοντας ως ο δεξιός ώμος του κυνηγού. Το αστέρι περνάει από κύκλους θαμπώματος κάθε 400 ημέρες, αλλά το 2020, το αστέρι έγινε σημαντικά χαμηλότερο. Είχε οπαδούς του διαστήματος και αστρονόμους να αναρωτιούνται αν το αστέρι διάβαζε το τέλος του κύκλου ζωής του.

Τελικά φώτισε ξανά, αλλά οι αστρονόμοι εικάζουν ότι βρίσκεται στο τέλος του κύκλου ζωής του. Θα μπορούσαμε να έχουμε την τύχη να δούμε έναν σουπερνόβα στη διάρκεια της ζωής μας, αλλά αυτός ο σουπερνόβα θα μπορούσε να συμβεί οποιαδήποτε στιγμή από τώρα έως 100.000 χρόνια από τώρα. Το πρόβλημα με αυτά τα ουράνια γεγονότα είναι ότι αν δούμε το φως από μια σουπερνόβα, το αστέρι εξερράγη πριν από περισσότερα από 600 χρόνια. Αυτό καθιστά δύσκολο να πει κανείς πότε ένα αστέρι μπορεί να εκραγεί.

Κοιτάω έξω και κοιτάζω ψηλά

Ποτέ δεν χρειάζεται να ανησυχούμε ότι ο ήλιος θα γίνει σουπερνόβα. Το κίτρινο αστέρι μας δεν έχει αρκετή μάζα και βρίσκεται επίσης στη μέση του κύκλου ζωής του. Του απομένουν δισεκατομμύρια χρόνια για να καεί και όταν τελικά πεθάνει, θα επεκταθεί σε κόκκινο γίγαντα. Η μελέτη των διαφορετικών τύπων σουπερνόβα και της σημασίας τους μπορεί να μας διευκολύνει να κατανοήσουμε το σύμπαν που ονομάζουμε σπίτι.