Η έκρηξη του σουπερνόβα SN2011fe

To σουπερνόβα SN2011fe στον γαλαξία Μεσιέ 101 (γνωστό και ως Ακιδωτό τροχό - Pinwheel)

Θυμάστε την έκρηξη του σουπερνόβα (ή υπερκαινοφανούς) SN2011fe;

1. Αναμένεται εντυπωσιακή έκρηξη σουπερνόβα
2. Πως θα δούμε το σουπερνόβα SN2011fe (PTF11kly) που ανακαλύφθηκε πρόσφατα

Παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στον Γαλαξία M101, 21 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, προς το τέλος του καλοκαιριού και η λάμψη του έγινε μέγιστη στις αρχές Σεπτεμβρίου.
Η θεαματική του έκρηξη έγινε αντικείμενο παρατήρησης από ερασιτέχνες και επαγγελματίες αστρονόμους.
Πρόκειται για ένα σουπερνόβα τύπου Ia (Οι  Perlmutter - Smith -Riess τιμήθηκαν με το φετινό βραβείο Νομπέλ Φυσικής διότι με την έρευνά τους σε τέτοιου είδους σουπερνόβα απέδειξαν ότι το σύμπαν διαστέλλεται επιταχυνόμενα).
Oι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μοντέλα για αυτά τα σουπερνόβα με βάση την εξέλιξη της φωτεινότητας και τα φάσματά τους. Τα μοντέλα αυτά υποθέτουν ότι προέρχονται από δυαδικά συστήματα – περίπου τα μισά του συνόλου των άστρων αποτελούν δυαδικά συστήματα – στα οποία ένα πολύ πυκνό και μικρό άστρο (λευκός νάνος) από άνθρακα και οξυγόνο περιστρέφεται γύρω από το κέντρο μάζας του διπλού συστήματος, απορροφώντας την ύλη από το άστρο – σύντροφό του.
Υπάρχει ένα συγκεκριμένο όριο για το πόσο μπορεί να αυξηθεί η μάζα του λευκού νάνου, ίση με περίπου 1,4 ηλιακές μάζες, πέραν του οποίου δεν μπορεί να «στηρίξει» τον εαυτό του κόντρα στην βαρυτική του κατάρρευση.
Καθώς πλησιάζει στο παραπάνω όριο, οι συνθήκες στο κέντρο γίνονται τέτοιες που πυροδοτούν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις οι οποίες μετατρέπουν τον άνθρακα και το οξυγόνο σε βαρύτερα στοιχεία όπως το Νικέλιο. Δημιουργείται ένα κρουστικό κύμα που εκτοξεύει την ύλη προς τα έξω σε μια φωτεινή διαστελλόμενη φωτόσφαιρα.
Μεγάλο μέρος της λαμπρότητας προέρχεται από την θερμότητα του ραδιενεργού Νικελίου καθώς μεταπίπτει σε Κοβάλτιο. Φως επίσης δημιουργείται και από την εκτινασσόμενη που θερμαίνεται εξαιτίας του κρουστικού κύματος.
Μελετώντας την εξέλιξη της φωτεινότητας του SN 2011fe και τις χαρακτηριστικές γραμμές του φάσματός του οι αστρονόμοι μπορούν να προσδιορίσουν τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της έκρηξης και τί είδους δυαδικό σύστημα άστρων συμμετείχε σ’ αυτή. Έτσι απορρίφθηκαν οι περιπτώσεις το δυαδικό σύστημα άστρων να περιείχε υπέργηρο ερυθρό γίγαντα ή να αποτελείτο από δυο λευκούς νάνους - το αποκαλούμενο «διπλά εκφυλισμένο σύστημα».
Αν και η έκρηξη του SN 2011fe είχε όλα τα γνωστά χαρακτηριστικά των σουπερνόβα τύπου Ιa, οι αστρονόμοι παρατήρησαν και κάποια που τους εξέπληξαν. Το φάσμα των σουπερνόβα Ιa δείχνει ότι στην εκτινασσόμενη εκτινασσόμενη ύλη περιέχονται τα στοιχεία Οξυγόνο, Μαγνήσιο, Πυρίτιο, Ασβέστιο και Σίδηρο που κινούνται με ταχύτητα 16000 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο - περισσότερο από το 5% της ταχύτητας του φωτός.
Στην περίπτωση του SN2011fe παρατηρήθηκε ότι κάποια ποσότητα από το Οξυγόνο ταξίδευε πολύ γρηγορότερα μέχρι 20000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.
Αυτό αποδεικνύει ότι το οξυγόνο δεν ήταν ομοιόμορφα κατανεμημένο στην αρχή της έκρηξης, αλλά το πιο ενδιαφέρον στοιχείο που προέκυψε ήταν ότι ανεξάρτητα από τον μηχανισμό της έκρηξης, φαίνεται ένα τεράστιο ποσό ανάμειξης με ραδιενεργό Νικέλιο σε όλη την διαδρομή προς την φωτόσφαιρα. Έτσι η λαμπρότητα ήταν σχεδόν τέλεια συγχρονισμένη με την διαστελλόμενη επιφάνεια – και αυτό δεν ήταν κάτι που αναμενόταν.
Η κατανόηση του ακριβούς τρόπου με τον οποίο γίνονται οι εκρήξεις των σουπερνόβα είναι σημαντική, γιατί κατά την διάρκεια των εκρήξεών τους δημιουργούνται τα βαρύτερα στοιχεία που συναντάμε στη Γη και στο υπόλοιπο Σύμπαν.
Το SN2011fe, με τα στοιχεία που προέκυψαν από την παρατήρησή του, θα αποτελέσει την πιο μελετημένη θερμοπυρηνική έκρηξη σουπερνόβα μέχρι τώρα.
newscenter.lbl.gov -www.nature.com