Ostatnia jasna supernowa – SN 1987A

Kiedy Supernowa 1987A po raz pierwszy pojawiła się na ziemskim niebie – w nocy z 23 na 24 lutego 1987 roku – astronomowie byli zachwyceni. Była to najbliższa i najjaśniejsza obserwowana supernowa od 1604 roku. W tym błyszczącym punkcie na naszym niebie ci, którzy mieli szczęście być na południowej półkuli Ziemi, mogli zobaczyć moment śmierci gigantycznej gwiazdy.

„Nowa gwiazda” pozostawała widoczna gołym okiem jeszcze przez wiele miesięcy. Od tego czasu astronomowie przyglądają się pozostałości po wybuchu aż do teraz. Jest to siłą rzeczy, pierwsza supernowa, którą współcześni astronomowie mogli badać bardzo szczegółowo, a jej obserwacje dostarczyły wiele wglądu w naturę tego zjawiska. Przez ponad trzydzieści lat nie można było znaleźć oczekiwanej pozostałości w postaci gwiazdy neutronowej ale w 2019 roku ogłoszono jej odkrycie za pomocą teleskopu ALMA.

Supernowa 1987A była najjaśniejszą supernową widzianą z Ziemi w ciągu czterech wieków od wynalezienia teleskopu. Wybuch miał miejsce ponad 160.000 lat temu, na obrzeżach Mgławicy Tarantula w Wielkim Obłoku Magellana – pobliskiej galaktyce karłowatej. Światło eksplozji ostatecznie dotarło na Ziemię 23 lutego 1987 roku. Z powodu lokalizacji supernową 1987A można było zobaczyć z południowej półkuli Ziemi. 

1987A została odkryta niezależnie przez Iana Sheltona i Oscara Duhalde’a na panoramicznej płycie fotograficznej wykonanej 10-calowym astrografem w Obserwatorium Las Campanas w Chile oraz Alberta Jonesa w Nowej Zelandii nad ranem 24 lutego 1987 roku. Kilka godzin wcześniej (jeszcze 23 lutego), dwa duże podziemne detektory w Japonii i USA zarejestrowały przejście neutrin wysokoenergetycznych. Późniejsze analizy fotograficzne ujawniły błyskawiczny wzrost jasności supernowej właśnie 23 lutego. Cztery dni po zarejestrowaniu zdarzenia, gwiazda progenitorowa została wstępnie zidentyfikowana jako Sanduleak −69 202, będący niebieskim nadolbrzymem. Po „wygaśnięciu” supernowej identyfikacja ta została ostatecznie potwierdzona przez zniknięcie Sk -69 202. Było to spore zaskoczenie, ponieważ modele ewolucji gwiazd o dużej masie w tamtym czasie nie przewidywały, że niebieskie nadolbrzymy są w stanie wygenerować wybuch supernowej. Astronomowie oczekiwali czerwonego nadolbrzyma, a nie niebieskiego. Teraz jednak przyjmuje się, że niebieskie nadolbrzymy są normalnym progenitorem niektórych supernowych.

W dniach 4-12 marca 1987 roku obserwowano ją za pomocą Astrona, największego ultrafioletowego teleskopu kosmicznego tamtych czasów. Jej jasność osiągnęła maksimum w maju 1987 roku, kiedy wydawała się być umiarkowanie jasną gwiazdą (+2,9 magnitudo) na naszym niebie. Potem powoli zmniejszała się jasność.

Trzy jasne pierścienie wokół SN 1987A, które zostały zarejestrowane na zdjęciach Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, są materiałem wyrzuconym w czasie eksplozji oraz materiałem, który opuścił nadolbrzyma w ostatnich fazach życia. Pierścienie te zostały zjonizowane przez błysk ultrafioletowy z wybuchu supernowej i w konsekwencji zaczęły świecić w różnych liniach emisyjnych. Pierścienie są na tyle duże, że ich rozmiar kątowy można dokładnie zmierzyć: pierścień wewnętrzny ma promień 0,808 sekundy kątowej. Materiał z eksplozji dogania materiał wyrzucony zarówno podczas czerwonej, jak i niebieskiej fazy nadolbrzyma, podgrzewa go i z tego powodu możemy zaobserwować skomplikowane struktury pierścieniowe wokół miejsca wybuchu.

Około 2001 roku rozszerzający się z prędkością ponad 7000 km/s wyrzut materii zderzył się z pierścieniem wewnętrznym. Spowodowało to jego nagrzewanie się i generowanie promieni rentgenowskich – strumień rentgenowski z pierścienia wzrósł trzykrotnie w latach 2001-2009. Część promieniowania rentgenowskiego, która jest pochłaniana przez gęsty wyrzut blisko centrum, odpowiada za porównywalny wzrost jasności optycznej z pozostałości supernowej w tym samym czasie. Ten wzrost jasności pozostałości odwrócił trend obserwowany do 2001 roku, kiedy jasność zmniejszała się z powodu rozpadu izotopu 44Ti.

Badanie przeprowadzone w czerwcu 2015 roku przy użyciu zdjęć z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i Very Large Telescope, wykonanych w latach 1994–2014, pokazuje, że emisja ze skupisk materii tworzących pierwotne pierścienie zanika, gdy skupiska są niszczone przez falę uderzeniową. Przewiduje się, że pierścień zniknie między 2020 a 2030 rokiem. Te odkrycia są również poparte wynikami trójwymiarowego modelu, który opisuje interakcję fali uderzeniowej z mgławicą okołogwiazdową. Model pokazuje również, że emisja promieniowania rentgenowskiego z wyrzutu nagrzanego przez wstrząs będzie dominująca wkrótce po zniknięciu pierścienia. 

W 2018 r.oku obserwacje radiowe na podstawie interakcji między pierścieniem pyłu okołogwiazdowego a falą uderzeniową potwierdziły, że fala uderzeniowa opuściła teraz materiał okołogwiazdowy. Pokazuje również, że prędkość fali uderzeniowej, która zwolniła do 2300 km/s podczas interakcji z pyłem w pierścieniu, teraz ponownie przyspieszyła do 3600 km/s.

Eksplozja supernowej wytworzyła znaczne ilości pyłu kosmicznego. Według danych obserwacyjnych z 2011 roku, łączna ilość pyłu powstałego w wyniku eksplozji jest wystarczająca do powstania 20 tysięcy planet o masie Ziemi.

https://www.aavso.org/vsots_sn1987a