Supernowa - etap życia gwiazdy, dzięki któremu istnieje cała nasza elektronika

Wedle aktualnego stanu wiedzy astronomicznej, supernowe są bardzo ważnym dla ewolucji Wszechświata i kreacji materii etapem życia gwiazdy. Z tym pojęciem spotkał się chyba każdy, nawet jeśli nie jest miłośnikiem astronomii. Dla osoby uduchowionej pojęcie supernowa brzmi jak coś niezwykłego, być może groźnego, a być może napawającego nadzieją.

Proponuję oderwać się na chwilę od spraw codziennych i zapoznać z supernowymi, które wcale nie są tak oderwane od IT jak to by mogło się wydawać. Jeśli chcecie już teraz wiedzieć dlaczego, podpowiem, że cała materia, która nas otacza - komputery, meble, odzież, a także my sami, jesteśmy na swój sposób dziećmi supernowych.

Zacznijmy od uczty dla zmysłów (oczu i uszu), która pokazuje ten bardzo gwałtowny etap w życiu gwiazdy.

Powyższa symulacja to przede wszystkim artystyczny obraz, choć bazujący na naukowych przesłankach. Dynamiczna wizja, bo jeśli chcecie podziwiać statyczne przykłady eksplozji supernowych, to proszę bardzo, na naszym niebie mamy wiele bardzo efektownych formacji (zwanych zwykle mgławicami), które tworzy materia wyrzucona przez supernową w Kosmos.

Mgławica Guma, ogromna pozostałość supernowej sprzed prawdopodobnie ponad miliona lat

A teraz kilka szczegółów pomocnym w zrozumieniu czym są supernowe. Dlaczego mają tak duże znaczenie, choćby dla tego tekstu. Przede wszystkim musimy sobie uświadomić, że supernowa jest co prawda ostatnim etapem życia gwiazdy w typowym rozumieniu tego słowa, to lepiej traktować to zjawisko jako przejście z jednego stanu do kolejnego. Wyjątkiem są supernowe typu Ia, gdzie mamy do czynienia z przekroczeniem krytycznej masy przez tak zwanego białego karła, który sciąga na siebie powoli materię z sąsiedniej gwiazdy, lub zlaniem się dwóch obiektów. 

Eksplozji supernowej towarzyszy powstanie gwiazdy neutronowej, czarnej dziury (jeśli pozostałość po eksplozji jest wystarczająco masywna), a po wybuchu może nie pozostać nawet jakikolwiek obiekt. 

Ale po kolei.

Nie każda gwiazda w trakcie swojej ewolucji przejdzie przez etap supernowej na normalnej ścieżce ewolucji. Zwykłe gwiazdy o masie mniejszej niż 8-14 mas Słońca (dokładna masa zależy od teoretycznych szacunków) teoretycznie nigdy nie staną się supernowymi. Wyjątkiem są gwiazdy w układach podwójnych, które przekształcą się w białe karły, co może ewentualnie zaowocować supernową typu Ia. 

Gwiazdy masywniejsze niż wspomniany limit będą w trakcie swojej ewolucji spalać coraz to cięższe pierwiastki w jądrze, aż w momencie gdy spróbują spalić żelazo, nastąpi gwałtowne grawitacyjne zapadnięcie się jądra gwiazdy i wybuch supernowej, w którym większość masy zostanie odrzucona.

Struktura gwiazdy supergiganta tuż przed wybuchem supernowej typu II (źródło: Cosmin Deaconu)

Część wewnętrzna gwiazdy zapadnie się, a to co po niej pozostanie - gwiazda neutronowa, czarna dziura lub nic, zależy od tego jak duża grawitacja będzie brała w tym wszystkim udział.

Odrzucona materia rozprzestrzeni się po Kosmosie i kiedyś stanie się budulcem nowych gwiazd i planet. A ponieważ zawiera ciężkie pierwiastki, a nie tylko wodór, hel, z których powstawały pierwsze w historii Wszechświata obiekty, stanie się budulcem planet takich jak Ziemia. Na tych planetach być może ktoś, tak jak ludzie, wpadnie na pomysł, by wykorzystać tę materię do wyprodukowania maszyn zwanych komputerami. I dlatego powinniśmy być wdzięczni supernowym za możliwość przeczytania choćby tego tekstu.

Zjawisko supernowej nie jest rzadkie, ale jedynie z perspektywy całego Kosmosu. W skali galaktyki nie zdarza się tak często - średnio raz na 50 lat.

Wystąpienie supernowej, a jej bezpośrednie zaobserwowanie w momencie eksplozji lub tuż po niej to jeszcze inna kwestia, dlatego nie raportuje się co 50 lat wybuchu supernowej w Galaktyce.

W znanej nam historii astronomii zanotowano tylko kilka takich przypadków w Galaktyce (najstarsze notowane w XI wieku, a także w czasach nowożytnych) oraz w położonym nie tak daleko w kosmicznej skali Małym Obłoku Magellana (supernowa z roku 1987). W odległych galaktykach, ponieważ jest ich bardzo dużo, supernowe obserwuje się dość regularnie.

Mgławica Krab pozostałość po wybuchu supernowej w XI wieku

Cas A, mgławica w gwiazdozbiorze Kasjopei, najmłodszy znany nam ślad wybuchu supernowej w Galaktyce

Intensywne promieniowanie uwalniane w trakcie eksplozji zniszczyłoby inteligentne życie w otoczeniu eksplodującej gwiazdy - nie tylko w macierzystym układzie, ale prawdopodobnie też w sąsiednich. Jeśli byłaby to supernowa typu Ia, której moc można porównać w mocą wypromieniowaną przez Słońce przez całe jego życie (w ciągu 10 miliardów lat), nawet odległość tysięcy lat świetlnych może być niewystarczająca.

Dlatego, choć eksplozja supernowej byłaby bardzo efektownym wydarzeniem, które mogłoby sprawić, że noc stałaby się dniem na krótki czas, to lepiej nie życzyć sobie, by wybuch nastąpił w okolicy Słońca. 

Wybuch supernowej to coś za coś. Niszczymy ewentualne życie i ciało niebieskie, by pozwolić powstać innemu. Nic w tym dziwnego bo takimi prawami rządzi się natura od początku Wszechświata. Podejrzewa się, że niektóre z masowych wymierań (te najstarsze) na powierzchni Ziemi to wynik wybuchu supernowych. Są też teorie mówiące, że promieniowanie z odległych supernowych było katalizatorem zmian, dzięki którym ewoluował człowiek.

Supernowe, mimo iż groźne, są też bardzo przydatne dla nauki. Astronomowie wykorzystują ich niezwykłą jasność trakcie eksplozji i ścisłe własności niektórych typów supernowych (szczególnie typu Ia) by mierzyć Kosmos. Jeśli w odległej galaktyce wybuchnie supernowa, pozwala to na oszacowanie odległości do tej galaktyki. 

Oczywiście wszystko jest względne, bo czas płynie nieubłaganie, ale ze względu na fakt, że supernowe są widoczne nawet w bardzo odległych galaktykach (przez chwilę przyćmiewając ich blask), w dużym stopniu pomagają nam szkicować obraz wszechświata.

Źródło: Inf. własna