Mikä on supernova?
Supernova on tähden lopullinen tuhoutuminen tuomiopäivän räjähdyksessä.
Räjähdyksessä vapautuu kaikki se energia, minkä säteilemiseen tähdeltä muuten kuluisi miljardeja vuosia. Siksi sen valovoima kasvaa suunnattomasti ja se voi vähän aikaa loistaa kokonaista galaksia kirkkaammin.
Räjähdys syntyy, kun raskas tähti ei enää pysty kannattelemaan omaa painoaan. Tähti luhistuu, koska sen sisuksissa ei enää ole riittävästi energiaa painovoiman vastustamiseen.
Kun tähti romahtaa, vapautunut painovoimaenergia käynnistää uusien ydinreaktioiden ryöpyn, joka muuttaa tähden suureksi vetypommiksi.
Sana ”nova” tarkoittaa uutta, ja se on peräisin tanskalaisen tähtitieteilijän Tyko Brahen kirjasta De nova stella vuodelta 1573.
Tyko Brahe oletti tarkkailleensa aivan uutta tähteä, mutta oikeasti kyseessä oli jo olemassa oleva tähti, jonka kirkkaus voimistui äkillisesti.
Tyko Brahen Kassiopeian tähdistöstä laatima tähtikartta, johon on merkitty tanskalaisastronomin vuonna 1572 havaitsema uusi tähti (ylinnä, I-kirjain). Sittemmin uusi tähti osoittautui supernovaksi.
Nykyään nova-sana viittaa tähden pieneen valopurkaukseen, kun taas supernova on räjähdys.
Miten supernovaa tarkkaillaan?
Nasa etsii supernovia
Supernova on harvinainen tapahtuma, joka Linnunradassa esiintyy keskimäärin vain noin joka 50. vuosi.
Supernovia on kuitenkin voitu havaita ja tutkia useammin sen jälkeen, kun on keksitty teleskoopit, joilla voidaan tarkkailla kaukaisia galakseja.
Nasa havainnoi supernovia useilla erilaisilla teleskoopeilla.
Yksi niistä on Nuclear Spectroscopic Telescope Array – NuSTAR – joka vangitsee röntgensäteitä universumin kaukaisimmista kolkista.
Kun tähtitieteilijät etsivät supernovaa NuSTARin kaltaisilla teleskoopeilla, he etsivät pieniä, loistavia pisteitä, joita aiemmin ei ole havaittu tutkittavana olevalla universumin alueella.
Nämä välähdykset ovat nimittäin ainoa asia, joka massiivisista tähden räjähdyksistä voidaan nähdä.
Joskus kuitenkin supernova on puhjennut loistamaan niin lähellä Maata, että se on nähty paljain silmin. Viimeksi näin kävi vuonna 1604, kun tähtitieteilijä Johannes Kepler huomasi uuden tähden ilmestyneen yötaivaalle.
Vuonna 1604 astronomi Johannes Kepler havaitsi yötaivaalla supernovan. Supernovan saattoi nähdä paljain silmin, ja sen arvellaan olleen 16 000–23 000 valovuoden päässä Maasta. Kuvassa räjähdyksen jäännökset näkyvät tähtisumuna.
Tähti oli todellisuudessa supernova, joka loisti keskeytyksettä vuoden ajan sen havaitsemisen jälkeen.
Johannes Kepler julkaisi kirjan ilmiöstä, ja supernova nimettiin myöhemmin hänen mukaansa.
Näin syntyy supernova
Vedyn puute kuumentaa tähden
Kun suurilla tähdillä ei enää ole jäljellä vetyä ytimen fuusioprosessiin, ne alkavat fuusioida raskaampia alkuaineita. Prosessin vauhti kiihtyy, jotta painovoiman vastustamiseksi syntyy riittävästi energiaa.
Tähti luhistuu ja räjähtää
Kun tähti fuusiossaan ehtii rautaan asti, se ei enää saa prosesseista energiaa. Kun energiaa painovoiman vastustamiseen ei ole, tähti romahtaa. Lopulta tähden aines sinkoutuu ulospäin runsasenergiaisessa neutriinojen räjähdyksessä.
Ydin jää jäljelle uudessa muodossa
Supernovaräjähdyksen jälkeen ydin jää jäljelle neutronitähtenä tai se puristuu kokoon mustaksi aukoksi, jos tähti on ollut riittävän raskas. Supernovan jäännöksistä tulee tähtisumuja.
Milloin supernova nähtiin ensimmäisen kerran?
Kiinalaiset havaitsivat supernovan ensimmäisinä
Keplerin supernova on yksi kuuluisimmista, mutta se ei suinkaan ollut ensimmäinen havaittu supernova.
Vuonna 185 jaa. kiinalaisastronomit näkivät ”merkillisen tähden” syttyvän yötaivaalle. Todellisuudessa kyse ei ollut uudesta taivaankappaleesta, vaan tähdestä, joka räjähti supernovana.
Supernova loisti kahdeksan kuukautta, joten entisajan tähtien tarkkailijoilla oli hyvää aikaa tutkailla sitä ja kirjata huomionsa muistiin.
Vajaan kahden vuosituhannen takainen supernovaräjähdys on jäänyt historiaan kaikkien aikojen ensimmäisenä dokumentoituna supernovana.
Supernova loisti kaksi vuotta
Toinen varhainen havainto supernovasta tehtiin vuonna 1054. Sen kirjasivat ensimmäisinä muistiin kiinalaisastronomit, mutta kirjallisia tietoja siitä on löydetty myös Japanista ja Lähi-idästä.
Tämä muinainen supernova, SN 1054, loisti taivaalla kaksi vuotta, minkä jälkeen sen kirkkaus alkoi himmetä.
Supernovaräjähdyksen jälkeen syntyy niin sanottuja tähtisumuja.
Tähtisumut koostuvat kuolleen tähden kaasuista ja pölystä, ja näistä jäännöksistä voi muodostua uusia tähtiä.
Supernova SN 1054:n jäännöksistä syntyi yksi taivaan kauneimmista tähtisumuista, Rapusumu, joka sijaitsee Härän tähdistössä.
Rapusumu syntyi supernovaräjähdyksen jälkeen. Sen havaitsi ensimmäisenä ranskalainen astronomi Charles Messier vuonna 1758.
Tuleeko Auringosta supernova?
Aurinko on liian pieni päätyäkseen supernovaksi
Auringolla ei ole riittävästi massaa, jotta se voisi räjähtää supernovana.
Jotta tähti voi päättää päivänsä supernovana, sen massan pitää vastata vähintään kahdeksan kertaa Auringon massaa.
Lähin ehdokas on Betelgeuze-tähti, toiselta nimeltään Alfa Orionis, joka on yksi taivaan kirkkaimmista tähdistä. Se kuuluu Orionin tähdistöön.
Tähti sijaitsee 700 valovuoden päässä Maasta, ja se on niin sanottu punainen ylijättiläinen, joka luhistuu yhdeksän miljoonan vuoden kuluessa.
Koska Betelgeuzen massa on 11,6 kertaa niin suuri kuin Auringon, se tuhoutuu supernovana. Räjähdys ei aiheuta vahinkoa Maassa, mutta se muuttaa yötaivaan näkymää.
Kalifornian yliopiston tähtitieteilijät ovat simuloineet, miten supernova valaisee galaksiamme. He arvelevat, että Betelgeuze loistaa yli kymmenesosalla täysikuun kirkkaudesta – yli kolme kuukautta.
Uusi teleskooppi tutkii supernovia aivan läheltä
Maailmankuulu Hubble-teleskooppi on vuodesta 1990 leijunut 569 kilometrin korkeudella Maan pinnasta ja tuottanut ikonisia valokuvia galaksistamme. Hubblen elinkaari on jo lopuillaan, mutta tulossa on uusi teleskooppien sukupolvi, joka voi paljastaa uutta tietoa universumista ja upeista supernovista.
Yksi uusista teleskoopeista, Nancy Grace Roman Space Telescope, laukaistaan suunnitelman mukaan vuonna 2025.
Nasan mukaan Nancy Grace Roman Space Telescope voi valokuvata universumista kaistaleen, joka on 100 kertaa niin suuri kuin Hubblen kuvaama.
Teleskoopin valtava näkökenttä mahdollistaa supernovien tarkkailun lähempää kuin koskaan ennen. Tähtitieteilijät olettavat, että teleskooppi voi dokumentoida useita tuhansia supernovia.
VIDEO: Nasa esittelee Nancy Grace Roman -avaruusteleskoopin
Teleskooppi on nimetty edesmenneen yhdysvaltalaisen astronomin Nancy Grace Romanin mukaan. Hänellä oli tärkeä osuus muun muassa Hubble-teleskoopin kehittämisessä. Häntä kutsutaankin myös ”Hubblen äidiksi”.
Nancy Grace Roman Space Telescopen tehtävänä on tarkkailla etenkin kirkkaimpia, Ia-tyypin supernovia.
Tyypin Ia supernova syntyy keskimäärin kerran 500 vuodessa Linnunradassa, mutta koska teleskooppi näkee aikaan, jolloin universumi oli vain 300 miljoonan vuoden ikäinen, Nasa odottaa voivansa kartoittaa valtavan määrän ennen tuntemattomia supernovia.
Supernovia tutkimalla tähtitieteilijät toivovat saavansa aiempaa tarkemman käsityksen universumin laajenemisnopeudesta. Supernovien valon mittaukset tuovat todennäköisesti myös uutta tietoa universumin mystisen pimeän aineen määrästä ja jakautumisesta.