Supernova nel cielo. Supernova: morte o inizio di una nuova vita? Processo Urka o chi ruba energia

L'esplosione di una supernova è un fenomeno veramente cosmico. In effetti, questa è un'esplosione di potenza colossale, a seguito della quale la stella cessa di esistere o passa in una forma qualitativamente nuova, sotto forma di una stella di neutroni o di un buco nero. In questo caso, gli strati esterni della stella vengono espulsi nello spazio. Diffondendosi ad alta velocità, danno origine a bellissime nebulose luminose.

(Totale 11 foto)

1. Nebula Simeiz 147 (aka Sh 2-240) - un enorme residuo di un'esplosione di supernova, situata al confine delle costellazioni del Toro e dell'Auriga. La nebulosa fu scoperta nel 1952 dagli astronomi sovietici G.A. Shain e V.E. Gaze all'osservatorio Simeiz in Crimea. L'esplosione avvenne circa 40.000 anni fa, durante i quali il materiale in espansione occupava un'area del cielo 36 volte l'area della luna piena! Le dimensioni effettive della nebulosa sono ben 160 anni luce e la distanza è stimata in 3000 anni luce. anni. Una caratteristica distintiva dell'oggetto sono i lunghi filamenti di gas ricurvi, che hanno dato alla nebulosa il nome di Spaghetti.

2. La Nebulosa del Granchio (o M1 secondo il catalogo di C. Messier) è uno degli oggetti spaziali più famosi. Il punto qui non è la sua luminosità o bellezza speciale, ma il ruolo che la Nebulosa del Granchio ha svolto nella storia della scienza. La nebulosa è il residuo di un'esplosione di supernova avvenuta nel 1054. Le menzioni dell'aspetto di una stella molto luminosa in questo luogo sono state conservate nelle cronache cinesi. M1 è nella costellazione del Toro, vicino alla stella ζ; nelle notti scure e trasparenti può essere visto con il binocolo.

3. Il famoso oggetto Cassiopea A, la sorgente di emissione radio più brillante del cielo. Questo è il residuo di una supernova eruttata intorno al 1667 nella costellazione di Cassiopea. Strano, ma non troviamo menzione di una stella luminosa negli annali della seconda metà del XVII secolo. Probabilmente, nel campo ottico, la sua radiazione è stata notevolmente attenuata dalla polvere interstellare. Come risultato dell'ultima supernova osservata nella nostra galassia, esiste ancora una supernova di Keplero.

4. La Nebulosa del Granchio acquisì notorietà nel 1758 quando gli astronomi si aspettavano il ritorno della cometa di Halley. Charles Messier, il famoso "cacciatore di comete" dell'epoca, stava cercando un ospite dalla coda tra le corna del Toro, dove era stato previsto. Ma invece, l'astronomo ha scoperto una nebulosa allungata, che lo ha confuso così tanto che l'ha scambiata per una cometa. In futuro, per evitare confusione, Messier decise di catalogare tutti gli oggetti nebulosi nel cielo. La Nebulosa del Granchio è il numero di catalogo 1. Questa immagine della Nebulosa del Granchio è stata scattata dal Telescopio Spaziale Hubble. Mostra molti dettagli: fibre di gas, nodi, condensazioni. Oggi la nebulosa si sta espandendo a una velocità di circa 1.500 km/s e il cambiamento delle sue dimensioni è visibile in fotografie scattate a pochi anni di distanza. Le dimensioni totali della Nebulosa del Granchio superano i 5 anni luce.

5. Nebulosa del granchio in ottica, termica e raggi X. Al centro della nebulosa c'è una pulsar, una stella di neutroni superdensa che emette onde radio e genera raggi X nella materia circostante (raggi X mostrati in blu). Le osservazioni della Nebulosa del Granchio a varie lunghezze d'onda hanno fornito agli astronomi informazioni fondamentali su stelle di neutroni, pulsar e supernove. Questa immagine è una combinazione di tre immagini scattate dai telescopi spaziali Chandra, Hubble e Spitzer.

6. L'ultima delle esplosioni di supernova osservate ad occhio nudo avvenne nel 1987 in una galassia vicina, la Grande Nube di Magellano. La luminosità della supernova 1987A ha raggiunto 3 magnitudini, il che è parecchio considerando la sua colossale distanza (circa 160.000 anni luce); Il capostipite della supernova era una stella ipergigante blu. Dopo l'esplosione, al posto della stella sono rimasti una nebulosa in espansione e misteriosi anelli a forma di numero 8. Gli scienziati suggeriscono che il motivo del loro aspetto potrebbe essere l'interazione del vento stellare della stella precursore con il gas espulso durante il esplosione

7. Il resto della supernova di Tycho. Una supernova eruttò nel 1572 nella costellazione di Cassiopea. La brillante stella è stata osservata dal danese Tycho Brahe, il miglior astronomo-osservatore dell'era pre-telescopica. Il libro scritto da Brahe sulla scia di questo evento aveva un enorme significato ideologico, perché a quel tempo si credeva che le stelle fossero immutate. Già ai nostri giorni, gli astronomi hanno cercato a lungo questa nebulosa con i telescopi e nel 1952 ne hanno scoperto l'emissione radio. La prima fotografia in ottica è stata scattata solo negli anni '60.

8. Resto di supernova nella costellazione delle vele. La maggior parte delle supernove della nostra Galassia appaiono nel piano della Via Lattea, poiché è qui che le stelle massicce nascono e trascorrono la loro breve vita. I resti fibrosi della supernova sono difficili da vedere in questa immagine a causa dell'abbondanza di stelle e nebulose di idrogeno rosse, ma il guscio sferico in espansione può ancora essere identificato dal suo bagliore verdastro. Una supernova a Sails è esplosa circa 11-12 mila anni fa. Durante l'esplosione, la stella ha espulso un'enorme massa di materia nello spazio, ma non è completamente collassata: al suo posto c'era una pulsar, una stella di neutroni che emetteva onde radio.

9. La Pencil Nebula (NGC 2736), parte di un guscio di supernova della costellazione delle vele. La nebulosa infatti è un'onda d'urto che si propaga nello spazio alla velocità di mezzo milione di chilometri orari (nella foto vola dal basso verso l'alto). Alcune migliaia di anni fa, questa velocità era ancora più alta, ma la pressione del gas interstellare circostante, per quanto insignificante fosse, rallentò il guscio in espansione della supernova.

10. La Nebulosa Medusa, un altro noto residuo di supernova, si trova nella costellazione dei Gemelli. La distanza di questa nebulosa è poco conosciuta ed è probabilmente di circa 5.000 anni luce. Anche la data dell'esplosione è nota in modo molto approssimativo: 3 - 30 mila anni fa. La stella luminosa a destra è una variabile interessante, questo Gemelli, che può essere osservata (e studiata per i cambiamenti nella sua luminosità) ad occhio nudo.

11. Primo piano di NGC 6962 o Velo orientale. Un altro nome per questo oggetto è Network Nebula.

Una stella accecante lampeggia improvvisamente nel cielo notturno: non era lì solo poche ore fa, ma ora brucia come un faro.

Questa stella luminosa non è più una vera stella. Il punto luminoso è l'esplosione di una stella che ha raggiunto la fine della sua vita ed è diventata nota come supernova.

Le supernove possono eclissare brevemente intere galassie e irradiare più energia di quella che la nostra può generare in una vita. Sono anche la principale fonte di elementi pesanti nell'universo. Secondo la NASA, le supernove sono "la più grande esplosione che può accadere nello spazio".

Storia delle osservazioni di supernova

Varie civiltà hanno descritto le supernove molto prima dell'invenzione del telescopio. La prima supernova registrata è RCW 86. Gli astronomi cinesi l'hanno osservata nel 185 d.C. I loro registri mostrano che questa "nuova stella" è rimasta nel cielo per otto mesi.

Fino all'inizio del XVII secolo, prima che i telescopi diventassero disponibili, furono registrate sette supernove secondo l'Encyclopædia Britannica.

Quella che oggi conosciamo come la Nebulosa del Granchio è il residuo della più famosa di queste supernove. Gli astronomi cinesi e coreani registrarono questa esplosione stellare nei loro registri nel 1054. Anche gli indiani del sud-ovest potrebbero averlo visto (secondo l'arte rupestre trovata in Arizona e New Mexico). La supernova che ha formato la Nebulosa del Granchio era così luminosa che gli astronomi potevano vederla anche durante il giorno.

Altre supernove scoperte prima dell'invenzione del telescopio avvennero nel 393, 1006, 1181, 1572 (studiate dal famoso astronomo) e nel 1604. Brahe ha scritto delle sue osservazioni sulla "nuova stella" nel suo libro "De Stella Nova", che ha dato origine al nome "nuovo". Una nova è diversa da una supernova. Entrambi sono improvvisi esplosioni di luminosità quando escono gas caldi, ma per una supernova, questa esplosione è catastrofica e segna la fine della vita della stella.

Il termine "supernova" non fu usato fino agli anni '30. Fu usato per la prima volta da Walter Baade e Fritz Zwicky dell'Osservatorio del Monte Wilson in connessione con un evento esplosivo che osservarono chiamato S Andromedae (noto anche come SN 1885A). Questo evento ha avuto luogo nella galassia di Andromeda. Hanno suggerito che le supernove si verificano quando le stelle ordinarie entrano in collisione con quelle di neutroni.

È stato stabilito in modo affidabile che la morte di una stella dipende in parte dalla sua massa. Il nostro Sole, ad esempio, non ha massa sufficiente per esplodere come una supernova (anche se la notizia non è molto positiva per la Terra, perché una volta che il Sole avrà esaurito il suo combustibile di fusione, forse tra un paio di miliardi di anni, si gonfierà allo stato di gigante rossa, che probabilmente vaporizzerà il nostro mondo prima di raffreddarsi gradualmente e diventare una nana bianca). Ma con la giusta quantità di massa, una stella può esaurirsi in un'esplosione infuocata.

Una stella può diventare una supernova in due modi:

• Supernova di tipo I: una stella prende materia dal suo vicino fino a quando non inizia una reazione nucleare esplosiva.
• Tipica supernova: una stella esaurisce il combustibile nucleare e collassa sotto la sua stessa gravità.

Supernove di tipo II

Diamo prima un'occhiata al tipo II più eccitante. Affinché una stella esploda come una supernova di tipo II, deve essere diverse volte più massiccia del Sole (le stime sono comprese tra 8 e 15 masse solari). Come il Sole, brucerà idrogeno e poi elio. Avrà anche massa e pressione sufficienti per fondere il carbonio. Ecco cosa c'è dopo:

• A poco a poco, gli elementi più pesanti appariranno al centro e diventerà stratificato come una cipolla, con gli elementi più leggeri disposti in ordine decrescente di massa verso l'esterno della stella.
• Quando il nucleo di una stella supera una certa massa (il limite di Chandrasekhar), la stella esplode (per questo motivo, queste supernove sono anche conosciute come supernove del nucleo).
• Il nucleo si riscalda e diventa più denso.
• Alla fine, la materia rimbalza sul nucleo, costringendo il materiale stellare nello spazio, formando una supernova.

Ciò che rimane nel luogo dell'esplosione è un oggetto super denso chiamato stella di neutroni, delle dimensioni di una città che può contenere la massa del Sole in un piccolo spazio.

Esistono sottocategorie di supernove di tipo II classificate in base alle loro curve di luce. La luce delle supernove di tipo II-L diminuisce costantemente dopo l'esplosione, mentre la luce di tipo II-P rimane stabile per un po' prima di diminuire Entrambi i tipi hanno una riga di idrogeno nei loro spettri.

Gli astronomi ritengono che stelle molto più massicce del Sole (circa 20-30 masse solari) non possano esplodere come supernova. Invece, collassano, formando buchi neri.

Supernove di tipo I

Le supernove di tipo I mancano di una linea di idrogeno nei loro spettri.

Si pensa che le supernove di tipo Ia provengano da stelle nane bianche in un sistema binario stretto. Quando il gas di una stella vicina si accumula su una nana bianca, si contrae gradualmente e alla fine si verifica una rapida reazione nucleare all'interno, che alla fine porta a una catastrofica esplosione di supernova.

Gli astronomi usano le supernove di tipo Ia per misurare le distanze perché si pensa che brucino con la stessa luminosità ai loro picchi.

Anche le supernove di tipo Ib e Ic subiscono il collasso del nucleo, così come le supernove di tipo II, ma perdono la maggior parte dei loro gusci esterni di idrogeno nel processo.

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Il 29 agosto 1975 una supernova apparve in cielo nella costellazione del Cigno. La brillantezza di luminari come questo durante un lampo aumenta di decine di magnitudini stellari in pochi giorni. Una supernova è paragonabile in luminosità all'intera galassia in cui è eruttata e può persino superarla. Abbiamo compilato una selezione delle supernove più famose.

"Nebulosa del granchio". In realtà, questa non è una stella, ma un residuo di essa. È nella costellazione del Toro. La Nebulosa del Granchio è stata lasciata da un'esplosione di supernova chiamata SN 1054 avvenuta nel 1054. Il flash è stato visibile per 23 giorni ad occhio nudo, anche di giorno. E questo nonostante si trovi ad una distanza di circa 6500 anni luce (2 kpc) dalla Terra.

Ora la nebulosa si sta espandendo a una velocità di circa 1.500 chilometri al secondo. La Nebulosa del Granchio ha preso il nome da un disegno dell'astronomo William Parsons che utilizzava un telescopio da 36 pollici nel 1844. In questo schizzo, la nebulosa assomigliava molto a un granchio.

SN 1572 (Supernova Tycho Brahe). Divampò nella costellazione di Cassiopea nel 1572. Tycho Brahe ha descritto le sue osservazioni dalla stella che ha visto.

Una sera, quando, come al solito, mi guardavo intorno nel cielo, la cui vista mi è così familiare, con mia indescrivibile sorpresa vidi vicino allo zenit di Cassiopea una stella luminosa di dimensioni insolite. Stupito dalla scoperta, non sapevo se credere ai miei stessi occhi. In termini di brillantezza, potrebbe essere paragonato solo a Venere, quando quest'ultimo si trova alla distanza più vicina dalla Terra. Le persone dotate di buona vista potevano distinguere questa stella in un cielo limpido durante il giorno, anche a mezzogiorno. Di notte, quando il cielo era nuvoloso, quando altre stelle erano nascoste, la nuova stella restava visibile attraverso nubi piuttosto fitte.

SN 1604 o Supernova di Keplero. Scoppiò nell'autunno del 1604 nella costellazione dell'Ofiuco. E questo luminare si trova a circa 20.000 anni luce dal sistema solare. Nonostante ciò, dopo lo scoppio, è stato visibile nel cielo per circa un anno.

SN 1987A eruttò nella Grande Nube di Magellano, una galassia satellite nana della Via Lattea. La luce del bagliore ha raggiunto la Terra il 23 febbraio 1987. La stella poteva essere vista ad occhio nudo nel maggio di quell'anno. Il picco di magnitudine apparente era +3:185. Questa è l'esplosione di supernova più vicina dall'invenzione del telescopio. Questa stella è diventata la prima più luminosa nel 20° secolo.

SN 1993J è la seconda stella più luminosa del 20° secolo. Ha eruttato nel 1993 nella galassia a spirale M81. Questa è una doppia stella. Gli scienziati lo hanno intuito quando, invece di svanire gradualmente, i prodotti dell'esplosione hanno iniziato ad aumentare stranamente la loro luminosità. Poi è diventato chiaro: una normale stella supergigante rossa non poteva trasformarsi in una supernova così insolita. Si presumeva che la supergigante svasata fosse accoppiata con un'altra stella.

Nel 1975 una supernova esplose nella costellazione del Cigno. Nel 1975 ci fu un'esplosione così potente nella coda del Cigno che la supernova era visibile ad occhio nudo. È così che è stata notata alla stazione di Crimea dallo studente di astronomo Sergei Shugarov. Più tardi si è scoperto che il suo messaggio era già il sesto. La prima volta, otto ore prima di Shugarov, gli astronomi giapponesi videro la stella. La nuova stella è stata vista senza telescopi per alcune notti: è stata luminosa solo dal 29 agosto al 1 settembre. Poi è diventata una stella normale di terza magnitudine in termini di brillantezza. Tuttavia, durante il suo bagliore, la nuova stella è riuscita a superare Alpha Cygnus in luminosità. Gli osservatori non vedevano nuove stelle così luminose dal 1936. La stella si chiamava Nova Cygnus 1975, V1500 Cygni, e nel 1992 si verificò un'altra esplosione nella stessa costellazione.

Già nel 21 ° secolo è esplosa una stella, che è diventata la supernova più brillante nell'intera storia delle osservazioni: SN 2006gy. L'esplosione del 18 settembre 2006 nella galassia NGC 1260. La sua luminosità ha superato la luminosità delle supernove ordinarie di circa due ordini di grandezza, il che ci ha permesso di presumere che appartenga a una nuova classe di tali processi: le ipernove. Gli scienziati hanno proposto diverse teorie su quanto accaduto: la formazione di una stella di quark, l'esplosione multipla di una stella, la collisione di due stelle massicce.

La supernova più giovane della nostra Galassia è G1.9+0.3. Si trova a circa 25.000 anni luce di distanza e si trova nella costellazione del Sagittario al centro della Via Lattea. La velocità di espansione dei resti di una supernova è senza precedenti: più di 15mila chilometri al secondo (che è il 5% della velocità della luce). Questa stella è esplosa nella nostra galassia circa 25.000 anni fa. Sulla Terra, la sua esplosione potrebbe essere osservata intorno al 1868.

Una supernova, o esplosione di supernova, è il processo di una colossale esplosione di una stella alla fine della sua vita. In questo caso, viene rilasciata un'enorme energia e la luminosità aumenta miliardi di volte. Il guscio della stella viene espulso nello spazio, formando una nebulosa. E il nucleo si rimpicciolisce così tanto che diventa o, o.

L'evoluzione chimica dell'universo procede proprio grazie alle supernove. Durante l'esplosione, gli elementi pesanti vengono espulsi nello spazio, che si formano durante una reazione termonucleare durante la vita di una stella. Inoltre, da questi resti si formano nebulose planetarie, dalle quali, a loro volta, si formano stelle con pianeti.

Come avviene un'esplosione?

Come sapete, una stella rilascia un'enorme energia a causa di una reazione termonucleare che si verifica nel nucleo. Una reazione termonucleare è il processo di conversione dell'idrogeno in elio ed elementi più pesanti con il rilascio di energia. Ma quando l'idrogeno nelle viscere finisce, gli strati superiori della stella iniziano a collassare verso il centro. Dopo aver raggiunto un punto critico, la materia esplode letteralmente, comprimendo sempre di più il nucleo e portando via gli strati superiori della stella con un'onda d'urto.

In un volume di spazio piuttosto piccolo, in questo caso si genera così tanta energia che una parte di essa è costretta a portare via un neutrino, che praticamente non ha massa.

Supernova di tipo Ia

Questo tipo di supernova non nasce dalle stelle, ma da. Una caratteristica interessante è che la luminosità di tutti questi oggetti è la stessa. E conoscendo la luminosità e il tipo dell'oggetto, puoi calcolarne la velocità. La ricerca delle supernove di tipo Ia è molto importante, perché è stato con il loro aiuto che è stata scoperta e dimostrata l'espansione accelerata dell'universo.

Forse domani si accenderanno

C'è un intero elenco che include candidati supernova. Naturalmente, è abbastanza difficile determinare esattamente quando si verificherà l'esplosione. Ecco i più vicini conosciuti:

• IK Pegaso. La doppia stella si trova nella costellazione del Pegaso a una distanza massima di 150 anni luce da noi. Il suo compagno è un'enorme nana bianca, che ha già smesso di produrre energia attraverso la fusione termonucleare. Quando la stella principale si trasforma in una gigante rossa e aumenta il suo raggio, il nano inizierà ad aumentare la massa dovuta ad essa. Quando la sua massa raggiunge 1,44 solare, potrebbe verificarsi un'esplosione di supernova.
• Antares. Una supergigante rossa nella costellazione dello Scorpione, a 600 anni luce da noi. Antares è accompagnato da una calda stella blu.
• Betelgeuse. L'oggetto simile ad Antares si trova nella costellazione di Orione. La distanza dal Sole è da 495 a 640 anni luce. È una stella giovane (di circa 10 milioni di anni), ma si ritiene che abbia raggiunto la fase di carbon burnout. Già entro uno o due millenni potremo ammirare l'esplosione di una supernova.

Impatto sulla Terra

Una supernova, che esplode nelle vicinanze, ovviamente, non può che colpire il nostro pianeta. Ad esempio, Betelgeuse, esplodendo, aumenterà la luminosità di circa 10 mila volte. Per diversi mesi, la stella sembrerà un punto splendente, simile per luminosità alla luna piena. Ma se un polo di Betelgeuse è rivolto verso la Terra, riceverà un flusso di raggi gamma dalla stella. Le aurore aumenteranno, lo strato di ozono diminuirà. Questo può avere un impatto molto negativo sulla vita del nostro pianeta. Tutti questi sono solo calcoli teorici, quale sarà effettivamente l'effetto dell'esplosione di questo supergigante, è impossibile dirlo con certezza.

La morte di una stella, proprio come la vita, a volte è molto bella. Un esempio di questo sono le supernove. I loro lampi sono potenti e luminosi, eclissano tutti i luminari che si trovano nelle vicinanze.

Osservando i resti di una supernova eruttata sei anni fa, gli astronomi sono stati sorpresi di individuare una nuova stella nel luogo dell'esplosione, illuminando la nube di materiale circostante. I risultati degli scienziati sono presentati nella rivista astrofisicorivistalettere .

“Non abbiamo mai visto un'esplosione di questo tipo rimanere brillante per così tanto tempo prima, se non avesse avuto alcuna interazione con l'idrogeno espulso dalla stella prima dell'evento catastrofico. Ma non c'è traccia dell'idrogeno nelle osservazioni di questa supernova", afferma Dan Milisavlevich, autore principale dello studio della Purdue University (USA).

A differenza della maggior parte delle esplosioni stellari, che scompaiono, SN 2012au continua a brillare grazie a una potente pulsar neonatale. Credito: NASA, ESA e J. DePasquale

Le esplosioni di stelle, note come supernove, possono essere così luminose da eclissare le galassie che le contengono. Di solito "scompaiono" completamente in pochi mesi o anni, ma a volte i resti dell'esplosione "collassano" in nubi di gas ricche di idrogeno e diventano di nuovo luminose. Ma possono brillare di nuovo senza alcuna interferenza dall'esterno?

Quando le grandi stelle esplodono, il loro interno si "arrotola" al punto in cui tutte le particelle diventano neutroni. Se la stella di neutroni risultante ha un campo magnetico e ruota abbastanza velocemente, può trasformarsi in una nebulosa del vento pulsar. Questo è molto probabilmente ciò che è successo a SN 2012au, situato nella galassia NGC 4790 in direzione della costellazione della Vergine.

“Quando la nebulosa pulsar è abbastanza luminosa, si comporta come una lampadina, illuminando l'ejecta esterno dell'esplosione precedente. Sapevamo che le supernove producevano stelle di neutroni in rapida rotazione, ma non abbiamo mai avuto prove dirette di questo evento unico", ha aggiunto Dan Milisavlevich.

Un'immagine della pulsar in Sails scattata dall'Osservatorio Chandra della NASA. Credito: NASA

SN 2012au inizialmente si è rivelato insolito e strano sotto molti aspetti. Anche se l'esplosione non è stata abbastanza brillante per essere classificata come una supernova "superluminale", è stata estremamente energetica e di lunga durata.

"Se viene creata una pulsar al centro dell'esplosione, può espellere e persino accelerare il gas, quindi tra qualche anno saremo in grado di vedere come il gas ricco di ossigeno "scappa" dal sito dell'esplosione di SN 2012au ”, ha spiegato Dan Milisavlevich.

Il cuore pulsante della Nebulosa del Granchio. Al suo centro si trova una pulsar. Credito: NASA/ESA

Le supernove superluminali sono un argomento discusso in astronomia. Sono potenziali sorgenti di onde gravitazionali, così come lampi di raggi gamma e lampi radio veloci. Ma la comprensione dei processi alla base di questi eventi deve affrontare la complessità delle osservazioni e solo la prossima generazione di telescopi aiuterà gli astronomi a svelare i misteri di questi bagliori.

“Questo è un processo fondamentale nell'universo. Non saremmo qui se non fosse per le supernove. Molti degli elementi necessari alla vita, inclusi calcio, ossigeno e ferro, vengono creati in questi eventi catastrofici. Penso che sia importante per noi, come cittadini dell'Universo, comprendere questo processo", ha concluso Dan Milisavlevich.