Istoria cunoscută a supernovelor datează din anul 185 d.Hr. e., când a apărut supernova SN 185 , care este prima apariție a unei supernove înregistrată de omenire . De atunci, în galaxia Calea Lactee au fost înregistrate alte câteva explozii de supernove . SN 1604 , care a apărut în 1604, este cea mai recentă supernova observată cu ochiul liber în galaxia noastră [1] .
Odată cu apariția telescopului , zona de descoperire a supernovelor s-a extins la alte galaxii. Aceste fenomene oferă informații importante despre distanțe, inclusiv între galaxii. Ulterior, au fost dezvoltate modele de succes ale comportamentului supernovelor, ceea ce a condus la o mai bună înțelegere a rolului supernovelor în procesul de formare a stelelor în univers . Conform concepțiilor științifice moderne, supernovele sunt împărțite în două clase în funcție de mecanismul exploziei - explozia termonucleară și colapsul miezului [2] .
Explozia supernovei care a format rămășița supernovei din Parusa a avut loc cel mai probabil acum 10.000-20.000 de ani [3] .
Cea mai veche supernova înregistrată, cunoscută sub numele de HB9 , poate să fi fost detectată și înregistrată de observatori indieni necunoscuți la 4500 ± 1000 î.Hr. î.Hr e. [patru]
În anul 185 d.Hr., astronomii au înregistrat apariția unei stele strălucitoare pe cer și au observat că au trecut aproximativ opt luni înainte ca aceasta să dispară de pe cer. S-a observat că obiectul scânteie ca o stea și nu se mișcă pe cer ca o cometă [5] [6] . Aceste observații sunt în concordanță cu apariția unei supernove și se crede că aceasta este cea mai veche înregistrare confirmată a unei supernove făcută de omenire. Focarul SN 185 ar fi putut fi descris și în literatura romană , dar nu au supraviețuit înregistrări [7] . Învelișul gazos al RCW 86 este considerat a fi rămășița acestui eveniment, iar studiile recente cu raze X arată o potrivire cu vârsta așteptată [8] . Focarul a fost descris și în Istoria Imperiului Han de mai târziu , care spune istoria Chinei din 25 până în 220 d.Hr. [9] .
În anul 393 d.Hr e. chinezii au înregistrat apariția unei alte „steate invitate”, SN 393 , în constelația modernă a lui Scorpius [1] [10] . Este posibil să fi fost observate explozii suplimentare de supernove neconfirmate în anul 369 d.Hr. e. (supernova puțin probabilă [11] ), 386 d.Hr e. (de asemenea, puțin probabil [11] ), 437 CE e., 827 d.Hr e. și 902 d.Hr e. [1] Cu toate acestea, ele nu sunt încă asociate cu resturile de supernovă și, prin urmare, rămân doar candidați la supernovă. Pe o perioadă de aproximativ 2.000 de ani, astronomii chinezi au înregistrat un total de douăzeci de astfel de evenimente candidate, inclusiv explozii ulterioare observate de observatori islamici, europeni și, eventual, indieni și alți observatori [1] [12] .
Supernova SN 1006 a apărut în constelația de sud a Lupului în 1006 d.Hr. A fost cea mai strălucitoare stea înregistrată care a apărut vreodată pe cerul nopții, iar prezența ei a fost remarcată în China, Egipt , Irak , Italia , Japonia și Elveția . Este posibil ca evenimentul să fi fost observat și în Franța , Siria și America de Nord . Astrologul egiptean Ali ibn Ridwan a numit strălucirea acestei stele egală cu un sfert din strălucirea Lunii . Astronomii moderni au detectat o rămășiță slabă a acestei explozii și au stabilit că se afla la doar 7.100 de ani lumină de Pământ [13] .
Supernova SN 1054 a fost un alt eveniment observat pe scară largă: astronomii au înregistrat apariția unei stele în 1054. Poate că evenimentul a fost înregistrat, împreună cu alte supernove, de strămoșii Puebloanilor din New Mexico modern sub forma unui petroglif sub forma unei stele cu patru colțuri [14] . Această explozie a avut loc în constelația Taurului , unde s-a format rămășița Nebuloasei Crabului . La apogeul său, SN 1054 ar fi putut fi de patru ori mai luminos decât Venus , rămânând vizibil în lumina zilei timp de 23 de zile și vizibil pe cerul nopții timp de 653 de zile [15] [16] .
Există mai puține înregistrări ale supernovei SN 1181 , care a avut loc în constelația Cassiopeia la puțin peste un secol după SN 1054. Cu toate acestea, acest eveniment a fost observat de astronomii chinezi și japonezi. Pulsar 3C58 poate fi o relicvă stelară a acestui eveniment [17] . Evenimentul a fost discutat mult timp în comunitatea științifică [18] [19] [20] și în 2021 s-a presupus că a fost descoperirea unei stele Wolf-Rayet , și nu o explozie de supernovă [21] .
Astronomul danez Tycho Brahe era cunoscut pentru observațiile sale atente asupra cerului nopții de la observatorul său de pe insula Ven . În 1572, el a remarcat apariția unei noi stele și în constelația Cassiopeia (steaua a fost numită ulterior SN 1572 ). O credință comună în Europa în această perioadă de timp a fost teoria aristotelică conform căreia cosmosul din spatele Lunii și al planetelor este neschimbat , așa că observatorii au susținut că acest fenomen a fost un fel de fenomen în atmosfera Pământului . Cu toate acestea, Brahe a observat că obiectul a rămas staționar de la noapte la noapte, neschimbându-și niciodată paralaxa , așa că trebuie să stea departe [22] [23] . El și-a publicat observațiile în De nova et nullius aevi memoria prius visa stella ( latina : „Pe o stea nouă și până acum invizibilă” ) în 1573. Din titlul acestei cărți a apărut termenul modern „ nova ” pentru stelele variabile cataclismice [24] . În 1952, o sursă de emisie radio a fost găsită la locul erupției , iar în 1960, o rămășiță de supernovă a fost găsită în domeniul optic .
În 1592, cronica oficială coreeană a regelui Seonjo , care a condus Coreea, a descris patru vedete invitate diferite, una dintre ele a rămas nemișcată mai mult de trei luni. Niciunul dintre ei nu a fost văzut în China sau Europa, ceea ce înseamnă că nu erau strălucitori. Astfel, varianta supernovei nu este complet de încredere [25] , cu toate acestea, este recunoscută de unii cercetători [26] .
Ultima supernova observata in galaxia Calea Lactee a fost SN 1604 , care a fost observata pe 9 octombrie 1604. Mai multe persoane, printre care Johannes van Heck , au remarcat apariția bruscă a acestei stele, dar Johannes Kepler a devenit faimos pentru că a studiat în mod sistematic obiectul în sine. El și-a publicat observațiile în De Stella nova in pede Serpentarii ( latina : „Steaua nouă la poalele lui Ophiuchus” ) [27] .
Galileo , la fel ca Brahe înaintea lui, a încercat în zadar să măsoare paralaxa acestei noi stele, apoi s-a opus viziunii aristotelice asupra cerului neschimbător [28] . Rămășița acestei supernove a fost identificată în 1941 la Observatorul Mount Wilson [29] .
Anul focarului | 185 | 1006 | 1054 | 1181 | 1572 | 1592 | 1604 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
supernova | SN 185 | SN 1006 | SN 1054 | SN 1181 | SN 1572 | SN 1592 | SN 1604 |
Constelaţie | Centaurus | Lup | Taurul | Casiopea | Casiopea | Casiopea | Ophiuchus |
Țara sau o parte a lumii în care a fost observată o supernova | China | Asia, Africa | Asia, America | Asia | Europa Asia | Coreea | Europa Asia |
Durata observării, zile | 225 | 240 | 710 | 185 | 560 | 100 | 365 |
Magnitudine aparentă la maxim | -patru | -6 | -5 | unu | -4,5 | 2 | -3,5 |
Rata de expansiune a carcasei, km/s | - | -8 000 | -7 000 | -8 000 | -10.000 | - | -10.000 |
rest de supernova | RCW 86 | PKS 1459-41 | nebuloasa crabului | 3C58 | SNR G120.1+01.4 | Cassiopeia A | 3C358 |
Distanța față de restul, kps | 2-3 | patru | 2 | opt | 5 | 3 | zece |
Adevărata natură a supernovelor a rămas neclară de ceva timp. Observatorii au ajuns treptat să recunoască o clasă de stele care sunt supuse unor fluctuații periodice pe termen lung ale luminozității. Atât John Russell Hynde în 1848, cât și Norman Pogson în 1863 au cartografiat stelele care s-au schimbat dramatic în luminozitate. Cu toate acestea, munca lor nu a primit prea multă atenție din partea comunității astronomice. În cele din urmă, în 1866, astronomul englez William Huggins a făcut primele observații spectroscopice ale unei noi stele, detectând linii de hidrogen în spectrul neobișnuit al noii recurente T Corona Nora [30] . Huggins a propus o explozie cataclismică ca mecanism de bază, iar cercetările sale au atras interesul altor astronomi [31] .
În 1885, astronomul german Ernst Hartwig a observat o erupție asemănătoare unei noi în direcția galaxiei Andromeda . S Andromeda a crescut la a șasea magnitudine, eclipsând întregul nucleu al galaxiei, apoi a dispărut ca o stea nouă. În 1917, George W. Ritchie a măsurat distanța până la Galaxia Andromeda și a constatat că este mult mai departe decât se credea anterior. Aceasta însemna că S Andromeda, care nu se afla doar de-a lungul liniei de vizibilitate a galaxiei, ci era de fapt situată în miezul ei, a eliberat mult mai multă energie decât era tipic pentru o stea nouă.
Studiile timpurii ale acestei noi categorii de noi au fost efectuate în anii 1930 de Walter Baade și Fritz Zwicky la Observatorul Mount Wilson [32] . Ei au identificat în S Andromeda ceea ce credeau că este o supernovă tipică. Și l-au definit ca un eveniment exploziv care a eliberat radiații , aproximativ egale cu energia totală a Soarelui , în 107 ani. Ei au decis să numească această nouă clasă de variabile cataclismice supernove și au postulat că energia a fost generată de colapsul gravitațional al stelelor obișnuite în stele neutronice [33] . Numele „ supernove ” a fost folosit pentru prima dată într-o prelegere de către Zwicky la Institutul de Tehnologie din California în 1931, iar apoi a fost folosit public în 1933 la o reuniune a Societății Americane de Fizică [34] .
Deși supernovele sunt un eveniment relativ rar, care are loc în Calea Lactee în medie aproximativ o dată la 50 de ani [35] , observațiile galaxiilor îndepărtate au făcut posibilă descoperirea și studierea supernovelor mai frecvent. Zwicky a fost primul care a „vânat” supernove în 1933. Lui i s-a alăturat în 1936 Joseph J. Johnson de la Institutul de Tehnologie din California . Folosind telescopul Schmidt de 45 cm de la Observatorul Palomar , ei au detectat douăsprezece noi supernove pe parcursul a trei ani, comparând noile plăci fotografice cu imagini de referință ale regiunilor extragalactice [36] .
Primele obiecte au fost desemnate de astronomi ca stele variabile (de exemplu, steaua lui Hartwig din Nebuloasa Andromeda a fost numită S Andromeda) sau ca nova obișnuită (Nova UMa 1912, Nova Leo 1914). Abia în anii 1930, Zwicky a propus principiul atribuirii denumirilor care s-a păstrat până în zilele noastre: SN (supernova), anul descoperirii și o literă din alfabetul latin care arată numărul de serie al supernovei într-un anumit an . 37] .
În 1938, Walter Baade a devenit primul astronom care a identificat nebuloasa ca fiind o rămășiță de supernovă , când a sugerat că Nebuloasa Crab este rămășița SN 1054 . El a observat că, deși avea aspectul unei nebuloase planetare , rata de expansiune măsurată a fost prea mare pentru a se califica pentru această clasificare. În același an, Baade a propus pentru prima dată utilizarea supernovelor de tip Ia ca indicator secundar de distanță. Lucrările ulterioare ale lui Allan Sandage și Gustav Tammann au ajutat la rafinarea procesului, astfel încât supernovele de tip Ia au devenit un fel de etalon standard pentru măsurarea distanțelor mari în spațiu [38] [39] .
Prima clasificare spectrală a acestor supernove îndepărtate a fost făcută de Rudolf Minkowski în 1941. El le-a împărțit în două tipuri în funcție de dacă liniile elementului hidrogen au apărut în spectrul supernovei [40] . Zwicky a propus mai târziu tipuri suplimentare III, IV și V, deși nu mai sunt folosite și, conform teoriilor actuale, par a fi asociate cu tipuri separate de supernove deosebite. Subdiviziunea ulterioară a categoriilor de spectru a condus la schema modernă de clasificare a supernovelor [41] .
După al Doilea Război Mondial, Fred Hoyle a lucrat la problema formării diferitelor structuri observabile în univers. În 1946, el a sugerat că o stea masivă ar putea genera reacțiile termonucleare necesare, iar reacțiile nucleare ale elementelor grele erau responsabile pentru îndepărtarea energiei, a cărei lipsă duce la colapsul gravitațional. De asemenea, o stea care se prăbușește poate fi instabilă în rotație și poate produce o ejecție explozivă a elementelor care sunt distribuite în spațiul interstelar [42] . Conceptul de fuziune nucleară rapidă , care este sursa de energie pentru explozia unei supernove, a fost dezvoltat de Hoyle și William Fowler în anii 1960 [43]
În URSS, lucrările de căutare a supernovelor au fost efectuate la stația din Crimeea a SAI , unde a fost instalat un telescop-astrograf cu o lentilă cu un diametru de 40 cm și un câmp vizual foarte mare - aproape 100 de grade pătrate și acest lucru s-a făcut și la Observatorul Astrofizic Abastumani pe un telescop Schmidt cu o intrare de 33 cm.În Europa, cel mai mare număr de descoperiri de supernove a avut loc la Observatorul Asiago din Italia, unde funcționau două telescoape Schmidt. Împreună în anii 1960 și 1970. a descoperit până la 20 de supernove pe an [37] .
Prima căutare a supernovei controlată de computer a fost începută în anii 1960 la Universitatea Northwestern din Chicago . Pentru aceasta, la Observatorul Corralitos din New Mexico a fost construit un telescop de 24 de inchi , a cărui poziție ar putea fi schimbată sub controlul computerului. În fiecare minut, telescopul arăta o nouă galaxie, iar observatorii verificau imaginea de pe ecranul monitorului. Astfel, 14 supernove au fost detectate în decurs de doi ani [44] .
Actualul model standard pentru exploziile de supernove de tip Ia se bazează pe o propunere a lui Whelan și Eben în 1973 și se bazează pe un scenariu de transfer de masă către o stea însoțitoare degenerată [45] . În special, curba luminii a SN 1972e în NGC 5253 , care a fost observată timp de mai bine de un an, a fost urmărită suficient de mult pentru a descoperi că după luminozitatea sa largă („cocoașă”), supernova s-a estompat la o rată aproape constantă de aproximativ 0,01 magnitudine pe secundă. Tradusă într-un alt sistem de unități , aceasta este aproape aceeași cu rata de descompunere a cobaltului -56 ( 56 Co), care are un timp de înjumătățire de 77 de zile. Acordul atât în ceea ce privește producția totală de energie, cât și ratele de dezintegrare dintre modelele teoretice și observațiile din 1972 a condus la acceptarea rapidă a modelului de explozie degenerată [46] .
Începând cu anii 1980, astronomii amatori s-au implicat în căutarea supernovelor ; s-a constatat că, cu ajutorul unor telescoape mici cu lentile de 20-30 cm, se pot căuta cu succes explozii de supernove strălucitoare observând sistematic un set de galaxii definit vizual. Cel mai mare succes a fost obținut de preotul din Australia, Robert Evans, care a reușit să descopere până la 6 supernove anual încă de la începutul anilor 1980 [37] .
Prin observarea curbelor de lumină ale multor supernove de tip Ia, s-a descoperit că acestea au un vârf comun de luminozitate [47] . Măsurând luminozitatea acestor evenimente, se poate estima distanța până la galaxia gazdă cu o bună acuratețe. Astfel, această categorie de supernove a devenit destul de utilă ca măsură standard pentru măsurarea distanțelor cosmice . În 1998, High-Z Supernova Search și Supernova Cosmology Project au descoperit că cele mai îndepărtate supernove de tip Ia apar mai slab decât se aștepta. Aceasta a servit drept dovadă că expansiunea Universului poate fi accelerată [48] [49] .
Deși nu a fost observată nicio supernova în Calea Lactee din 1604, se pare că în urmă cu aproximativ 300 de ani, în jurul anului 1667 sau 1680, o supernova a explodat în constelația Cassiopeia . Rămășița acestei explozii, Cassiopeia A , este puternic ascunsă de praful interstelar , motiv pentru care nu a atras atenția. Cu toate acestea, poate fi observată în alte părți ale spectrului și este în prezent cea mai strălucitoare sursă radio din afara sistemului nostru solar [50]
În 1987, supernova 1987A din Marele Nor Magellanic a fost văzută la câteva ore de la debut. A fost prima supernovă care a fost detectată din emisia de neutrini și prima care a fost observată în toate benzile spectrului electromagnetic . Apropierea relativă a acestei supernove a făcut posibilă efectuarea de observații detaliate, iar aceasta a oferit prima oportunitate de a testa teoriile actuale ale formării supernovei față de observații [52] [53] .
Rata de descoperire a supernovelor a crescut constant de-a lungul secolului al XX-lea [54] . Mai multe căutări automate pentru supernove au fost lansate în anii 1990. Programul de căutare a supernovei a fost început în 1992 la Observatorul Leuschner . Programul Berkeley Automatic Telescope s-a alăturat în același an. Ele au fost înlocuite în 1996 de telescopul automat Katzman de la Observatorul Lick , care a fost folosit în principal pentru căutarea supernovelor. Până în 2000, programul Lick a descoperit 96 de supernove, făcându-l cel mai de succes program de căutare de supernove din lume [55] .
La sfârșitul anilor 1990, s-a sugerat că rămășițele recente de supernova ar putea fi găsite prin căutarea razelor gamma din dezintegrarea titanului-44 . Timpul său de înjumătățire este de 90 de ani, iar razele gamma pot traversa cu ușurință galaxia, permițând să fie văzute orice rămășițe de supernovă din ultimul mileniu. Au fost găsite două surse: rămășița Cassiopeia A descoperită anterior și rămășița RX J0852.0-4622 [56] .
Această rămășiță (RX J0852.0-4622) a fost găsită în fața (aparent) mare rămășiță de supernova Vela [57] . Razele gamma de la degradarea titanului-44 au arătat că acesta trebuie să fi explodat relativ recent (poate în jurul anului 1200 d.Hr.), dar nu există nicio înregistrare istorică în acest sens. Fluxul razelor gamma și X indică faptul că supernova era relativ aproape de Pământ (posibil la 200 de parsecs sau la 600 de ani lumină distanță). Dacă da, acesta este un eveniment surprinzător, deoarece supernovele aflate la mai puțin de 200 de parsecs distanță sunt estimate de astronomi că explodează mai puțin de o dată la 100.000 de ani [58] .
Supernova SN 2003fg a fost descoperită într-o galaxie în curs de dezvoltare în 2003. Apariția acestei supernove a fost studiată în „timp real” și ridică câteva întrebări fizice importante, deoarece pare a fi mai masivă decât permite limita Chandrasekhar [59] .
Observată pentru prima dată în septembrie 2006, supernova SN 2006gy , originară din galaxia NGC 1260 (la 240 de milioane de ani lumină distanță), este cea mai mare și, până când luminozitatea SN 2005ap a fost confirmată în octombrie 2007, cea mai strălucitoare supernova observată vreodată. Explozia sa a fost de cel puțin 100 de ori mai strălucitoare decât orice supernova observată anterior [60] [61] , steaua progenitoare fiind estimată a fi de 150 de ori mai masivă decât Soarele [62] . Deși evenimentul a avut unele dintre caracteristicile unei supernove de tip Ia, hidrogenul a fost detectat în spectrul său [63] . SN 2006gy este considerat a fi un candidat probabil pentru o supernova de instabilitate a perechilor . SN 2005ap, descoperit de Robert Quimby , care a descoperit și SN 2006gy, a fost de aproximativ două ori mai strălucitor decât SN 2006gy și de aproximativ 300 de ori mai luminos decât o supernova tipică de tip II [64] .
Pe 21 mai 2008, astronomii au anunțat că au capturat pentru prima dată o supernovă cu camera foto în momentul exploziei acesteia. Din întâmplare, un fulger de raze X a fost văzut în timpul observării galaxiei NGC 2770 , situată la 88 de milioane de ani lumină de Pământ, iar multe telescoape au fost îndreptate în această direcție tocmai la timp pentru a captura ceea ce a fost numit SN 2008D . „Acest lucru a confirmat în cele din urmă că o mare explozie cu raze X a marcat nașterea unei supernove”, a declarat Alicia Soderbergh de la Universitatea Princeton [66] .
Una dintre numeroșii astronomi amatori care caută supernove, Caroline Moore , membră a echipei de căutare a supernovelor de la Observatorul Puckett, a găsit supernova SN 2008ha în noiembrie 2008. La vârsta de 14 ani, a fost declarată cel mai tânăr astronom din istorie care a descoperit o supernova [67] [68] . Până în 2007, numărul total de supernove descoperite se apropia de 5000 [37] .
În 2009, cercetătorii au descoperit nitrați în nucleele de gheață din Antarctica la adâncimi compatibile cu supernovele cunoscute din 1006 și 1054 d.Hr., precum și în jurul anului 1060 d.Hr. Nitrații par să se fi format din oxizi de azot , creați de razele gamma supernova. Această metodă este capabilă să detecteze supernove care au câteva mii de ani [70] .
Pe 15 noiembrie 2010, astronomii care foloseau Observatorul de raze X Chandra de la NASA au anunțat că, în timp ce vedeau rămășițele lui SN 1979C în galaxia Messier 100 , au descoperit un obiect care ar putea fi o gaură neagră tânără de 30 de ani . NASA a remarcat, de asemenea, posibilitatea ca acest obiect să fie o stea neutronică în rotație care produce vânt din particule de înaltă energie [71] .
Pe 24 august 2011, proiectul Palomar Transient Factory a detectat o nouă supernovă de tip Ia (SN 2011fe) în Galaxia Pinwheel (M101) la scurt timp după ce a explodat. Fiind la numai 21 de milioane de ani lumină de Pământ și detectat atât de devreme după începerea evenimentului, a permis oamenilor de știință să afle mai multe despre etapele timpurii ale vieții acestor tipuri de supernove [72] .
Pe 16 martie 2012, în galaxia M95 a fost descoperită o supernova de tip II , denumită SN 2012aw . [73] [74] [75]
Pe 22 ianuarie 2014, studenții de la Observatorul Universității din Londra au observat steaua care exploda SN 2014J în galaxia M82 (Cigar Galaxy) din apropiere . Situată la o distanță de aproximativ 12 milioane de ani lumină, supernova este una dintre cele mai apropiate observate în ultimul deceniu [76] .
La câteva săptămâni după ce o stea a explodat în galaxia spirală NGC 2525 în ianuarie 2018, telescopul spațial Hubble a realizat fotografii succesive ale supernovei de tip 1a rezultată , desemnată SN 2018gv [77] timp de aproape un an .
Rata estimată a supernovelor într-o galaxie de dimensiunea Căii Lactee este de aproximativ două ori pe secol. Aceasta este mult mai mare decât frecvența reală observată, ceea ce înseamnă că unele dintre aceste evenimente au fost ascunse de Pământ de praful interstelar. Desfășurarea de noi instrumente care pot face observații într-o gamă largă a spectrului electromagnetic , împreună cu detectoare de neutrini , înseamnă că următorul astfel de eveniment va fi aproape sigur detectat de astronomii de pe Pământ [78] .
Observatorul Vera Rubin prezice că astronomii vor fi încă nevoiți să detecteze trei până la patru milioane de supernove în următorul deceniu pe o gamă largă de distanțe [79] .