Kosmický dalekohled HST astronomům poskytl výjímečný pohled na kolizi rázové vlny od explodující hvězdy se žhavým plynem obklopujícím celé její blízké okolí. Hvězda, která explodovala je označována jako supernova 1987A.

K vesmírné "sebevraždě" došlo téměř před 11 lety, 23. února 1987. Nyní astronomové pozorují vlnu energie ve tvaru prstence, která se rozšířila do vzdálenosti světelného roku.

V části prstence, rozpínajícího se rychlostí 64 milionů km/hod, vznikl uzel, jehož průměr je 160 miliard km. Začal již zvyšovat i svoji jasnot, tak jak se zvyšuje jeho teplota z několika tisíc stupňů na milion stupňů F.

"Začínáme pozorovat známky kolize, při níž "kladivo udeřilo do zvonu". Tento jev nám umožní abychom si ověřili teorie, které vznikaly při pozorování v posledních deseti letech." říká R. Kirshner z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Cambridge, MA. "

Osvětlení okolního prostoru prstence vzniká jako když fotobleskem osvětlujeme zakouřenou místnost. Předpokládá se, že na mnoho dosud nezodpovězených tajemství supernovy odpoví právě studium žhnoucího prstence. Jaký byl progenitor? Šlo o samostatnou hvězdu nebo binární systém? Je dvojice bizardních vnějších prstenců propojena neviditelnou obálkou plynu spojující celý systém?

"Máme jedinečnou příležitost prozkoumat strukturu kolem supernovy a získat nové pohledy na roky života hvězdy - progenitora před explozí," dodává Richard McCray z University of Colorado, Boulder, CO. "Počáteční záblesk supernovy ozářil jen malou část plynu obklopujícího supernovu. Většina je ho stále neviditelná. Světlo od výbuchu nám dá šanci neviditelnou hmotu poprvé pozorovat a potom snad odhalíme tajemství vnějších prstenců."

Vědci nikdy nerozřešili paradox, co se stane, když se obrovská síla setká s nepohybujícím objektem. Kolize supernovy je toho nejbližším reálným příkladem. "Tato supernova nám dává jedinečnou možnost přímého svědectví o interakci vln vznikajících při explozi," říká Mc Cray. "I přesto, že astronomové mají k dispozici měření zbytků po explozích mnoha supernov z minulého století vychází, že jejich impaktní rychlosti jsou nejméně desetkrát pomalejší než u SN 1987A.".

Prstence vznikly 20000 let před tím než supernova explodovala. Jedna z teorií předpovídá, že vznikly jako výsledek odvrhování materiálu hvězdy do vesmíru v dobách, kdy hvězda progenitor požírala svého souputníka. Začaly být pozorovatelné až když je ohřál intenzívní záblesk světla od explodující supernovy v r. 1987. Jak plyn chladnul, postupem doby mírně slábly. Již několik let radioteleskopy a rtg detektory detekují rychle se pohybující zbytky exploze směrem do chladnějšího, neviditelného plynu prstence. Na jaře roku 1997 poprvé měřil nově instalovaný Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) zbytky supernovy, které se pohybují s rázovou vlnou. "Sledovat neviditelnou hmotu nám umožnil právě přístroj STIS," říká G. Sonnenborn z Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD.

"Sledujeme dění v rázové vlně ve všech místech kolem prstence." V červenci snímkoval pomocí Hubble Wide Field and Planetary Camera-2 R. Kirshner se svými spolupracovníky oblast prstence a výsledky ukázaly že kompaktní oblast v blízkosti osvíceného prstence vypadá jako zásnubní náhrdelník posetý jiskřícími diamanty. Supernova 1987A je nejjasnější supernovou, kterou jsme měli možnost pozorovat od dob pozorování Johannesa Keplera, který sledoval známou supernovu z r. 1604. Nachází se ve vzdálenosti asi 167000 sv. let od Země ve Velkém Magellanově mračně.

Space Telescope Science Institute pracuje prostřednictvím Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., pro NASA, pod vedením z Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD. Hubble Space Telescope je projekt mezinárodní spolupráce mezi NASA a European Space Agency. Snímky k příspěvku jsou k dispozici na Internetu přes WWW, ftp nebo Gopher. Internetové adresy jsou ftp: ftp.stsci.edu (IP adresa: 130.167.1.2), WWW: http://www.stsci.edu nebo http://www2.sci.muni.cz, Gopher: www.stsci.edu.

23. února 1987

Kanadský astronom Ian Shelton pořizuje fotografii Velkého Magellanova Oblaku v Chile na observatoři v Las Campanas. Pro Sheltona to byla jen rutinní práce - dokud ale nevyvolal fotografickou desku. Na desce si všiml neobyčejně jasné hvězdy, vetřelce, kterého neviděl při předchozím, pozorování té samé oblasti. Vyběhl ven a podíval se na oblohu. A byla tam: hvězda asi 5. magnitudy zářila na obloze. Uvědomil si, že tato nová hvězda je ve skutečnosti stará masivní hvězda, která sama sebe zapálila ve smrtelné explozi supernovy. (Ve skutečnosti hvězda vybuchla někdy kolem roku 165 000 před Kristem, ale světelná informace k nám dorazila až v roce 1987).

Astronomové jsou vzrušeni. Jedná se totiž o nejbližší supernovu za posledních 400 let od roku 1604, kdy Johannes Kepler pozoroval supernovu v Galaxii.

Data z družice IUE (International Ultraviolet Explorer) pomohly astronomům identifikovat progenitora jako hvězdu Sanduleak -69° 202, modrého nadobra asi 20 x hmotnějšího než je Slunce. Supernova byla pojmenována jako SN 1987a.

Astronomové přicházejí s teorií, že původní hvězda se nafoukla do stádia červeného obra, odvrhla část své hmoty a potom se zpět smrštila a ohřála na modrého nadobra. Potom, v méně než 1 sekundě, se jádro hvězdy prudce smrštilo a vlna neutrin zahřála vnitřní jádro na 10 miliard stupňů Fahrenheita. Tento proces uvedl do pohybu tlakovou vlnu, která rozmetala celou hvězdu do okolního vesmíru a miliardy neutrin z hvězdného nitra vylétly do vesmíru.

Neutrina jsou detekována detektory hluboko pod povrchem země: detektor IMB v Ohio a Kamiokande II v Japonsku. Tyto neviditelné částice jsou prvním signálem, že vybuchla supernova, protože k nám dorazily dříve než světlo umírající hvězdy.

Březen 1987

IUE objevuje mnoho chemických prvků v troskách supernovy, indikátor, že progenitor již prošel stádiem červeného obra.

Červenec 1987

Japonský satelit GINGA a německý rentgenový dalekohled HEXE na palubě ruské orbitální stanice Mir, detekovaly rentgenový proud z trosek supernovy.

Srpen až listopad 1987

Několik výzkumných misí, včetně Solar Maximum Satellite, detekovalo vysokoenergetické gama záření - uvolněné při rozpadu radioaktivních prvků vzniklých při termonukleárních reakcích v jádru umírající hvězdy. Data ukazují, že při explozi vznikají prvky z jednodušších struktur do těžších chemických prvků. Mezi nimi byl radioaktivní nikl, který se rozpadal na kobalt, který se rychle transformoval do stabilního železa. Objev potvrdil rozšířenou teorii, že supernovy produkují těžké chemické prvky, které tvoří většinu věcí na Zemi.

Prosinec 1987

Optická pozorování prováděné pomocí New Technology Telescope (ESO) v La Silla v Chile, ukazují jasnou mlhovinu nebo jakoby prstence okolo supernovy.

Srpen 1990

Faint Object Camera, přístroj na palubě HST, pořídil čistý snímek úzkého prstence okolo supernovy. Vzdálenost mezi prstencem a supernovou je asi 3/4 světelného roku. Astronomové si myslí, že tento prstenec se zformoval před výbuchem z hmoty vyvrhnuté modrým nadobrem asi 20 000 let před jeho zánikem.

1992

Satelit ROSAT (projekt NASA a Německa) detekoval prudké zjasnění supernovy v rentgenové oblasti spektra. Rentgenové zjasnění přichází ze stejné oblasti jako obdobné zjasnění v rádiových vlnách.

Květen 1994

Pomocí přístroje WFPC2 ukázal HST, že dvě vnější smyčky svítícího plynu, poprvé zaznamenané pozemskými přístroji, jsou kupodivu velmi tenké. Rozpaky z neočekávaných nových detailů, vyzývají astronomy k vysvětlení procesů, které formují takové nezvyklé struktury.

Leden 1997

WFPC2 ukazuje dumbbellovské struktury o velikosti 0,1 světelného roku. Struktury sestávají ze dvou kapek trosek ve středu supernovy a vzdalují se od sebe rychlostí téměř 10 milionů km.h-1.

Květen 1997

Nový přístroj na palubě HST - Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), získal detailní ultrafialový obraz vnitřního prstence a identifikoval jednotlivé chemické prvky - kyslík, dusík a vodík. Rozložením prstence na jednotlivé prvky chtějí astronomové sestavit obrázek, jak byl prstenec vytvořen.

Červen 1997

Astronomové sledují srážku rychle se pohybujícího plynu vyvrhnutého při explozi a plynu vyvrhnutého před 20 000 lety. Tento plyn byl neviditelný, dokud na jeho zaznamenání nebyl v ultrafialové oblasti spektra použit přístroj STIS. Přístroj detekoval přítomnost plynu expandujícího rychlostí téměř 55 milionů km.h-1 uvnitř vnitřního prstence.

Tato sekvence obrázků ukazuje možný scénář vývoje plynového prstence kolem SN 1987A.

Dvojice snímků, zachycujících prstenec kolem supernovy. Levý obrázek je pořízen dalekohledem HST za pomocí kamery WFPC2. Ukazuje situaci, jak vypadal zářící plynný prstenec kolem supernovy 1987A v roce 1994. Plyn je excitován světlem z exploze a postupně slábne během posledního desetiletí.

Pravý snímek zachycuje situaci v roce 1997, kdy na snímku z HST je zachycen jasný "uzel" na horní pravé straně prstence. Je to strana, která byla svědky mohutné kolize mezi pohybující se rázovou vlnou a vnitřními oblastmi okolohvězdného prstence. Kolize ohřála plyn a stala se příčinou jeho zjasnění v posledních měsících. Je to pravděpodobně první známka dramatické a prudké kolize, která se zde bude odehrávat několik příštích let, půjde o "omlazení" SN 1987A jako mocného zdroje rtg záření a radiové emise.

Bílý materiál v centru, ve tvaru srpu ve viditelné části "roztrhané" hvězdy, se žene ven rychlostí 3000 km za sekundu. Tento materiál je zahříván radioaktivními prvky vytvořenými při explozi supernovy. Jasná tečka v levé dolní části prstence je hvězda, která fyzikálně do daného systému nepatří.

Oba obrázky byly vytvořeny z jednotlivých samostatných snímků v modré barvě, viditelném světle a v úzké oblasti emise zářícího vodíku. Počítačovou technikou byly snímky sestaveny a byly zvýrazněny detaily v prstenci. Kredit:Peter Garnavich, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Snímek byl pořízen dalekohledem HST v únoru 1994 za přispění WFPC2 kamery. Tento obrázek zachycuje celý systém tří prstenců zářícího plynu kolem supernovy 1987A. Tato supernova je lokalizována v malé galaxii, která se nazývá Velký Magellanův oblak. Tato supernova explodovala zhruba před 165 000 lety, ale její světlo se dostalo až k Zemi v únoru 1987.