Zvětšit obrázek

Na tomto 3-D modelu exploduje supernova zdola, zatímco na horní část jejího jádra stále ještě dopadá další hmota. Jádro vibruje asi 300x za sekundu. (Adam Burrows)

Při explozích supernov se uvolňuje energie ekvivalentní až 10²⁸ megatunám TNT. Astronomové rozpoznávají dva typy supernov. V první skupině nalezneme dvojhvězdy tvořené rudým obrem a bílým trpaslíkem, druhou skupinu tvoří hvězdy na konci svého vývoje, které už vyčerpaly veškeré palivo pro nukleární reakce. Exploze je v obou případech způsobena tokem hmoty na jádro samotné hvězdy. U dvojhvězdy přetéká hmota z obří hvězdy na trpaslíka, u staré hvězdy se jedná o přísun železa vytvořeného termonukleární reakcí.

Nedokončená exploze

V jistém okamžiku dosáhne jádro hvězdy tak vysoké hmotnosti, že už dále nevydrží rostoucí tlak a zhroutí se. Toto zhroucení může být zastaveno neutrony, jedinými částicemi, které jsou schopny odolat gravitačnímu kolapsu. Ovšem jen u hvězd do hmotnosti 5 hmotností Slunce. V takovém případě vznikne neutronová hvězda, od jejíhož povrchu se hroutící se hmota odrazí. Imploze se v tento moment změní v explozi a odražená hmota se začne rozpínat do okolního prostoru bývalé hvězdy. U těžších hvězd ani neutrony nestačí k zastavení gravitačního kolapsu a vznikne černá díra.

Ačkoliv toto všechno vědci o supernovách vědí, modelovat tyto exploze se jim příliš nedařilo. Exploze supernovy v počítačovém modelu neproběhla až do konce. Nedařilo se simulovat vyvržení hmoty do okolního prostoru. V obvyklém pohledu na celou záležitost vzniká při odrazu od jádra rázová vlna, která se šíří směrem od něho. A právě tato rázová vlna by měla s sebou odnést materiál, který obvykle po takovéto hvězdné explozi pozorujeme v okolí bývalé hvězdy. Společně s nimi se z oblasti jádra šíří i obrovské množství neutrin, které odnášejí více než 99% energie supernovy. Jelikož ale neutrina téměř neinteragují s hmotou, předají rázové vlně jen zlomek celkové energie, v důsledku čehož se tato vytratí aniž by hvězdu rozmetala.

Zvětšit obrázek

Krabí mlhovina v souhvězdí Býka je pozůstatkem supernovy, jejíž explozi pozorovali čínští hvězdáři v roce 1054. (Snímek: European Southern Observatory)

Zvuk zachraňuje supernovy

Průlom v modelování supernov se zřejmě podařilo nalézt týmu, který vede Adam S. Burrows (University of Arizona). Tato skupina totiž zjistila, že jsou to zvukové vlny generované hluboko v kolabujícím jádře hvězdy, jež mají dostatek energie na to, aby ji rozmetaly. "To by mohlo být zcela nové paradigma pro supernovy," poznamenává Adam Burrows.

Jak to vlastně tedy funguje? Jádro hvězdy se pod vlivem dopadajícího materiálu rozkmitá a začne přeměňovat jeho gravitační energii na akustické vlny, které se poté šíří směrem od hvězdy na opačnou stranu než dopadá hmota. Přitom se navzájem srážejí a splývají v mohutnou rázovou vlnu, která už má dostatek energie, aby poslala hvězdu do věčných lovišť. Jelikož je tento mechanismus nesymetrický, může také vysvětlit, proč se některé pulsary pohybují mezihvězdným prostorem vysokými rychlostmi. Taková hvězda mohla dostat mocný "kopanec" právě při nesymetrickém výbuchu supernovy.

Zvětšit obrázek

V roce 1987 explodovala v sousední galaxii Velké Magellanovo mračno supernova. Na obrázku je znázorněn vývoj pozůstatku jak jej v průběhu let zachytit Hubble Space Teleskope (foto: NASA a R. Kirshner (CfA))

Stejný efekt způsobí i často pozorovanou nesymetričnost mlhovin, které jsou pozůstatky po explozích supernov. Při šíření rázové vlny obálkou hvězdy kromě toho vznikají podmínky pro spojování jader lehčích prvků v prvky těžší jako jsou například zlato či uran. Oba tyto jevy nedokázal mechanismus s neutriny dobře vysvětlit.

Složitější modely

Počáteční model Borrowsovy skupiny je sice jednodušší, protože zahrnuje nerotující hvězdu o hmotnosti 11 Sluncí a to pouze ve dvou dimenzích. Vědci už ale pracují na složitějších modelech, které zahrnují rotaci a efekty obecné teorie relativity. Další modely se budou týkat rovněž hvězd o jiných hmotnostech. Srovnání výsledků se skutečně pozorovanými supernovami pak umožní rozhodnout, zda jsou modely správné.

Zahrnutí zvukových vln je zřejmě velmi důležitým krokem v pochopení mechanismu explozí supernov. Potvrzuje to i J. Craig Wheeler (University of Texas, Austin), který nezávisle na výše zmíněné práci se svým týmem rovněž počítá s jejich vlivem. V jejich modelu ovšem zvukové vlny generuje magnetické pole jádra. "Myslím si, že zde přichází něco nového a důležitého," říká Craig Wheeler o zvukových vlnách. Jeho slova potvrzuje i Stan E. Woosley (University of California, Santa Cruz), který členem ani jedné z těchto výzkumných skupin: "Už je to dlouhá doba, co bylo v tomto oboru předloženo něco skutečně nového."