STARÉ POVĚSTI O SUPERNOVÁCH ANEB KOMEDIE PLNÁ OMYLŮ

Prezentace na téma: "STARÉ POVĚSTI O SUPERNOVÁCH ANEB KOMEDIE PLNÁ OMYLŮ"— Transkript prezentace:

1 STARÉ POVĚSTI O SUPERNOVÁCH ANEB KOMEDIE PLNÁ OMYLŮ
Jiří Grygar Fyzikální ústav AV ČR, Praha

2 OAV - Historické supernovy
PRAVĚK Hvězdy návštěvnice (hostující hvězdy; nové hvězdy) Čínské, japonské a korejské kroniky již před počátkem n. l. Nejasné popisy: někdy viditelné i ve dne; v noci po dobu týdnů, měsíců i více než rok Spolehlivější data až kolem počátku n. l.: polohy umožnily dohledat pozůstatky po supernovách (supernova remnants – SNR) radiově, opticky, rentgenově Téměř nikdy nešlo o novy, ale o supernovy, což nikdo netušil OAV - Historické supernovy

3 ROZPOZNÁVÁNÍ HISTORICKÝCH SUPERNOV
1942 W. BAADE a J. OORT – identifikace SNR po supernově z r n. l. – Krabí mlhovina. (více v přednášce L. Ondry)  Chandra  Detail vláken (HST) OAV - Historické supernovy

4 OAV - Historické supernovy
1. května AD 1006 – Lup SNR (G ) Milénium: speciální zasedání XXVI. IAU v Praze (srpen 2006) OAV - Historické supernovy

5 OAV - Historické supernovy
SN 1006 – Lup Deklinace –38,5º: pozorována více než 1 rok mj. v zemích: Francie, Itálie, Švýcarsko; Irák, Sýrie, Egypt; též v Koreji, Japonsku a Číně Nejjasnější supernova v dějinách astronomie (-9 mag) Vzdálenost 2,2 kpc; poloha  SNR pomocí družice Chandra OAV - Historické supernovy

6 OAV - Historické supernovy
SNR Lup Optické vlákno SNR (1976) CTIO – S. van den Bergh OAV - Historické supernovy

7 OAV - Historické supernovy
4. července AD Tau Viditelná > 21 měsíců Centrální hvězda CM Tau SNR = Krabí mlhovina (M1); vzdálenost 1,9 kpc milisekundový pulsar PSR (per 0,03 s; 1968) Optický pulsar; expozice 1 ms; vlevo hlavní puls; uprostřed interpuls; vpravo pulsar nesvítí – je vidět jen nesouvisející hvězda  N. Sharp: m Mayall; KPNO OAV - Historické supernovy

8 OAV - Historické supernovy
6. srpna 1181 AD - Cas Opticky pozorována v Japonsku a Číně; viditelnost 6 měs poloha (SNR 3C-58); pulsar per 0,07 s; vzdálenost 3,2 kpc 3C-58: radiové obrysy pomocí antény VLA 74 MHz MHz OAV - Historické supernovy

9 OAV - Historické supernovy
6. listopadu Cas Pozorována v Evropě W. Schulerem, Tychonem Brahem (11. XI.) i Tadeášem Hájkem z Hájku; nezjištěna paralaxa! Max. jasnost –4,5 mag; očima 16 měs. Poloha ; (SNR G = 3C-10); vzdálenost 3,1 kpc Chandra OAV - Historické supernovy

10 OAV - Historické supernovy
9. října Oph Opticky pozorována v Evropě v Praze J. Brunovským a J. Keplerem (od 16. XI.) max. jasnost –2 mag očima 18 měsíců vzdálenost < 6 kpc poloha (SNR G = 3C-358) Chandra (rtg. exp. 210 h!)  S. Reynolds aj.: O – červená; Fe – žlutá; další prvky – zelená; rázová vlna - modrá CHANDRA OAV - Historické supernovy

11 OAV - Historické supernovy
SNR Cas A ( ) Nejjasnější radiový zdroj na obloze (po Slunci) ! Supernova před r ? Vzdálenost 3,4 kpc  Multispektrální snímek Chandra (modrá, zelená); HST (žlutá, bílá); SST (červená) OAV - Historické supernovy

12 OAV - Historické supernovy
Zmatek v Andromedě (1885) Ernst Hartwig ( ) 20. VIII.1885 Dorpat (Tartu, Estonsko) mlhovina M31 (S And) Zpráva zpožděna (pošťák odlepoval známky) VIII. na hranici viditelnosti očima. Do r pokles na 16 mag. Chybný předpoklad o tom, že šlo o novu, zpozdil vývoj extragal. astronomie: Novy >17 mag, tj. 20tis. slabší než byla S And! OAV - Historické supernovy

13 OAV - Historické supernovy
OAV - Historické supernovy

14 OAV - Historické supernovy
NOVY vs. SUPERNOVY absolutní velikost: u nov dosahuje cca –8 mag (100 tis. LO) u supernov až –19,5 mag (řádově miliarda LO) Výbuch novy se opakuje (po desítkách tisíc let) Výbuch supernovy je jedinečný! OAV - Historické supernovy

15 OAV - Historické supernovy
KONCEPT SUPERNOV 20. a 30. léta XX. stol.: pochopení, že v přihrádce „novy“ jsou pomíchány přinejmenším dva fyzikálně naprosto odlišné úkazy Svítivost (zářivý výkon) v obou těchto skupinách objektů se liší o 4-5 řádů Knut Lundmark (1920), Heber Curtis (1921): nový termín – „obří“ novy Edwin Hubble, Walter Baade (1929) – „výjimečné“ novy Walter Baade a Fritz Zwicky (1931): supernovy OAV - Historické supernovy

16 OAV - Historické supernovy
NEUTRONOVÉ HVĚZDY 1932 J. Chadwick: objev neutronu 1932 L. Landau: neutronová hvězda 1934 W. Baade a F. Zwicky: neutronové hvězdy mohou být pozůstatky po výbuchu supernov 1936 F. Zwicky (Mt. Wilson; 2,5m reflektor): soustavné hledání supernov v cizích galaxiích Statistika: Zjemnění klasifikace supernov do pěti tříd Nejčetnější: I – spektrum supernovy neobsahuje čáry vodíku II – spektrum obsahuje čáry vodíku OAV - Historické supernovy

17 KLASIFIKACE SUPERNOV DNES
Třída Ia – příčinou úkazu je termonukleární výbuch bílého trpaslíka na Chandrasekharově mezi (1,4 MO) v těsné dvojhvězdě: bílý trpaslík je přitom zcela zničen; mezihvězdné prostředí se obohatí o těžší prvky – zplodiny gigantického výbuchu. Třída II – jde o doklad zhroucení hmotné (> 8 MO) hvězdy na neutronovou hvězdu či černou díru; následuje obohacení mezihvězdného prostředí o těžší prvky, vznik neutronové hvězdy, resp. černé díry. Často přitom vznikají rádiové pulsary (1968). OAV - Historické supernovy

18 SUPERNOVA 1987A – ROSETTSKÁ DESKA ASTROFYZIKY
24. února 1987: I. Shelton – Las Campanas, Chile Mlhovina Tarantule ve Velkém Magellanově mračnu První supernova od r. 1604, viditelná očima (interval 383 let)! V čase 23,08 UT byla 12,1 mag V čase 23,32 UT došlo podle měření neutrinového toku v Japonsku a v USA k vlastnímu kolapsu obří hvězdy, což o 1,8 h později zvedlo významně pozorovanou jasnost budoucí supernovy tak, že 3 h po kolapsu dosáhla 5,9 mag Den po kolapsu: V = 4,8 mag Maximum 20. V (po 2 měsících): 2,9 mag OAV - Historické supernovy

19 OAV - Historické supernovy
SUPERNOVA 1987A – výbuch OAV - Historické supernovy

20 OAV - Historické supernovy
SUPERNOVA ZE ZÁZNAMU Rázová vlna výbuchu se šíří mnohem pomaleji než světlo, takže teprve postupně ozařuje existující cirkumstelární materiál z předešlé aktivity hmotné hvězdy: Chandra = RTG HST = opt. světelná ozvěna  OAV - Historické supernovy

21 TEORIE VÍTĚZÍ I PROHRÁVÁ
Vítězství pro neutrina: Čerenkovovy vodní detektory IMB (Fairport, Ohio) i Kamiokande (Japonsko) zaznamenaly celkem 19 neutrin během ~ 12 s: doklad o gravitačním zhroucení hmotné hvězdy a bleskové přeměně obrovské energie hroucení na 1059 neutrin. Prohra pro předchůdce supernovy: Měl to být červený veleobr, ale byl to veleobr modrý! Prohra pro pulsary: Dodnes nebyl objeven očekávaný radiový pulsar. Vítězství pro světelnou ozvěnu: Předpovězená světelná ozvěna na cirkumstelárním materiálu se objevila po 10 letech. OAV - Historické supernovy

22 K ČEMU JSOU SUPERNOVY DOBRÉ?
Supernovy slouží jako kosmické milníky – vidíme je v rekordních vzdálenostech (z ~ 1,8; před 10 Gr !) Bez supernov by byl vesmír chemicky nudný a život v něm nemožný: raný vesmír obsahoval jen prvky H, He, Li, Be, B! Hvězdy, které nevybuchnou, sice vyrobí prvky C, N, O, Ne, ale ty zůstanou uvězněny ve hvězdném nitru Blízká supernova před 4,5 mld. let vyvolala rázovou vlnu, která počala stlačovat sluneční pramlhovinu, čímž vznikly podmínky pro vznik planetární soustavy a Země OAV - Historické supernovy

23 K ČEMU JSOU SUPERNOVY ZLÉ?
V raném vesmíru zbrzdily hromadné výbuchy supernov tvorbu dalšího pokolení hvězd, protože příliš zředily mezihvězdné prostředí. (Odklad vzniku hvězd a galaxií cca o miliardu let.) Blízká supernova (do 10 pc od Slunce) v budoucnosti by zničila život na Zemi: intenzívní záření gama by zničilo ozonovou vrstvu ultrafialové záření by sterilizovalo povrch Země OAV - Historické supernovy

24 SUPERNOVY A FILOSOFIE PŘÍRODNÍCH VĚD
Pro celkový scénář vývoje vesmíru do současnosti má klíčovou úlohu Salpeterova reakce: zachycení 3 jader He v nitru hvězdy vede ke vzniku jádra C – začátek organické chemie a překonání úzkého hrdla při tvorbě těžších prvků ve vesmíru. F. Hoyle: k úspěchu Salpeterovy reakce je nutná jaderná rezonance, podstatně zvyšující pravděpodobnost zachycení tří jader He v nitru dostatečně hmotných hvězd. Existence rezonance je však mimořádně nepravděpodobná, takže vyžaduje mimořádně přesné vzájemné vyladění konstant kvantové mechaniky. Návrat proklínaného i velebeného antropického principu OAV - Historické supernovy

25 OAV - Historické supernovy
ANTROPICKÝ PRINCIP 2007 Slabý (B. Carter): Povaha vesmíru a naše místo v něm jsou slučitelné s naší existencí jako pozorovatelů Silný (J. Wheeler): Pozorovatel je pro vytvoření vesmíru stejně podstatný, jako je vesmír podstatný pro vytvoření pozorovatele - vesmír bez pozorovatele jako by ani nebyl. o – O – o „Říká se, že pokaždé, když se narodí astronom tak velký jako Tycho nebo Kepler, dostane se mu jasné supernovy, aby měl co studovat. V případě supernovy 1987A se nám zatím odpovídajícího astronoma nepodařilo identifikovat.“ Virginia Trimbleová OAV - Historické supernovy