Kepler dělá čest svému jménu, pozoruje i supernovy

V říjnu 1604 pozoroval Johannes Kepler z Prahy supernovu v souhvězdí Hadonoše. Dnes v jeho práci pokračuje stejnojmenný dalekohled.

Model supernovy Ia. Credit: UC Berkeley, Daniel Kasen
Model supernovy Ia. Credit: UC Berkeley, Daniel Kasen
www.novedalekohledy.cz

V říjnu 1604 pozoroval Johannes Kepler z Prahy supernovu v souhvězdí Hadonoše. Jednalo se o supernovu typu Ia. Přesně takové supernovy o více než 400 let později pozoruje také dalekohled, který nese jeho jméno.

Kepler je lovec exoplanet, ale obecně se jedná o dalekohled s fotometrem, který má velké zorné pole a je schopen pozorovat nejen mateřské hvězdy ale i vše ostatní. Zejména během mise K2 je v plánu více práce než jen hledání exoplanet.

Astronomové se v nové studii zaměřili na supernovy typu Ia. Obecně zde máme dva typy supernov. Buď dojde ke zhroucení a výbuchu masivní hvězdy, nebo v případě prvního typu, je ve hře bílý trpaslík.

Bílý trpaslík obíhá v páru s normální hvězdou, které krade materiál a tím sám nabývá na hmotnosti. To ale nemůže trvat věčně, protože fyzikálně je hmotnost bílého trpaslíka omezena asi na 1,4 Slunce. Po dosažení této hmotnosti dojde k výbuchu. Protože je hmotnost vždy stejná, jsou stejné i podmínky a pozorovaná jasnost této supernovy závisí výhradně na její vzdálenosti. Na základě toho lze dobře určit její vzdálenost a tedy i vzdálenost galaxie, ve které supernova vzplála.

Video: Jeden ze scénářů supernovy typu Ia – bílý trpaslík krade materiál hvězdě, se kterou je v páru tak dlouho, dokud nedosáhne hmotnosti 1,4 Slunce.

Existuje ale také alternativní scénář, kdy k výbuchu supernovy dojde po splynutí dvou bílých trpaslíků. Kepler má výhodu v tom, že monitoruje téměř nepřetržitě jedno zorné pole – v rámci první mise to bylo trvale jedno, dnes se zorná pole po několika měsících mění.

Astronomové tak mohou velmi snadno dohledat kompletní fotodokumentaci supernovy – snímky z doby před, během a po výbuchu.

Když dojde k výbuchu supernovy, šíří se materiál, rázová vlna, do všech směrů. Pokud byl bílý trpaslík v páru s nějakou hvězdou, pak tato hvězda zafunguje jako překážka, což se projeví v pozorovaných datech.

Světelná křivka (graf závislosti jasnosti na čase) supernovy KSN 2011b z dalekohledu Kepler. Křivka znázorňuje nárůst jasnosti. V detailu je v modré oblasti očekávaný pík, který by byl pozorován v případě, že byl explodující bílý trpaslík součástí dvojhvězdy (v páru s hvězdou). V tomto případě nic takového pozorováno nebylo. Credit: NASA
Světelná křivka (graf závislosti jasnosti na čase) supernovy KSN 2011b z dalekohledu Kepler. Křivka znázorňuje nárůst jasnosti. V detailu je v modré oblasti očekávaný pík, který by byl pozorován v případě, že byl explodující bílý trpaslík součástí dvojhvězdy (v páru s hvězdou). V tomto případě nic takového pozorováno nebylo. Credit: NASA, Ames, W, Stenzel

Astronomové monitorovali celkem 400 galaxií a objevili tři supernovy: KSN 2011b, 2011c KSN a KSN 2012a. Ve všech případech nebyl odhalen zmíněný efekt, takže by se mělo jednat o splynutí dvou hvězd, zřejmě bílých trpaslíků.

Počítačová simulace ukazuje trosky supernovy typu Ia (hnědá barva), které narazily do hvězdného společníka (modrá), což produkuje UV záření, které detekoval Swift. Credit: UC Berkeley, Daniel Kasen
Počítačová simulace ukazuje trosky supernovy typu Ia (hnědá barva), které narazily do hvězdného společníka (modrá), což produkuje UV záření, které detekoval Swift. Credit: UC Berkeley, Daniel Kasen

Yi Cao z Caltechu a jeho kolegové pracovali naopak s dalekohledem Swift a měli jinou zkušenost. Po objevu supernovy iPTF14atg v květnu 2014 v galaxii IC 831 (300 milionů let, souhvězdí Vlasy Bereniky) dalekohledem iPTF (odtud označení) na Palomaru se na ní podíval zmíněný Swift. Několik dní po výbuchu byl pozorován záblesk v ultrafialové části spektra. Podle simulací to bylo způsobeno právě nárazem tlakové vlny do blízké hvězdy, při čemž byla dosažena teplota 11 tisíc stupňů Celsia.

Zdroj: NASA