Den kendte historie om supernovaer går tilbage til 185 e.Kr. da supernovaen SN 185 dukkede op , hvilket er den allerførste optræden af en supernova optaget af menneskeheden . Siden da er adskillige andre supernovaeksplosioner blevet registreret i Mælkevejen . SN 1604 , som dukkede op i 1604, er den seneste supernova observeret med det blotte øje i vores galakse [1] .
Med fremkomsten af teleskopet er området for opdagelse af supernovaer udvidet til andre galakser. Disse fænomener giver vigtig information om afstande, herunder mellem galakser. Senere blev der udviklet succesrige modeller for supernovaers adfærd, hvilket førte til en større forståelse af supernovaernes rolle i processen med stjernedannelse i universet . Ifølge moderne videnskabelige synspunkter er supernovaer opdelt i to klasser efter eksplosionsmekanismen - termonuklear eksplosion og kernekollaps [2] .
Supernovaeksplosionen, der dannede supernova-resten i Parusa , fandt højst sandsynligt sted for 10.000-20.000 år siden [3] .
Den tidligste registrerede supernova, kendt som HB9 , kan være blevet opdaget og registreret af ukendte indiske observatører ved 4500 ± 1000 f.Kr. f.Kr e. [fire]
I 185 e.Kr. registrerede astronomer udseendet af en lysstærk stjerne på himlen og bemærkede, at der var gået omkring otte måneder, før den forsvandt fra himlen. Det er blevet observeret, at objektet funkler som en stjerne og ikke bevæger sig hen over himlen som en komet [5] [6] . Disse observationer stemmer overens med forekomsten af en supernova, og det menes, at dette er den ældste bekræftede registrering af en supernova lavet af menneskeheden. Udbruddet af SN 185 kunne også have været beskrevet i romersk litteratur, men ingen optegnelser har overlevet [7] . Den gasformige kappe af RCW 86 menes at være resten af denne begivenhed, og nyere røntgenundersøgelser viser et match med den forventede alder [8] . Udbruddet blev også beskrevet i History of the Later Han Empire , som fortæller Kinas historie fra 25 til 220 e.Kr. [9] .
I 393 e.Kr e. kineserne har registreret udseendet af en anden "gæstestjerne", SN 393 , i den moderne konstellation Scorpius [1] [10] . Yderligere ubekræftede supernovaeksplosioner kan være blevet observeret i 369 e.Kr. e. (usandsynlig supernova [11] ), 386 e.Kr e. (også usandsynligt [11] ), 437 e.Kr e. 827 e.Kr e. og 902 e.Kr e. [1] De er dog endnu ikke forbundet med supernova-rester , og forbliver derfor kun supernova-kandidater. Over en periode på omkring 2.000 år har kinesiske astronomer registreret i alt tyve sådanne kandidatbegivenheder, inklusive senere eksplosioner noteret af islamiske, europæiske og muligvis indiske og andre observatører [1] [12] .
Supernova SN 1006 dukkede op i den sydlige konstellation af Ulven i 1006 e.Kr. Det var den klareste registrerede stjerne, der nogensinde har vist sig på nattehimlen, og dens tilstedeværelse er blevet bemærket i Kina, Egypten , Irak , Italien , Japan og Schweiz . Begivenheden kan også være blevet bemærket i Frankrig , Syrien og Nordamerika . Den egyptiske astrolog Ali ibn Ridwan kaldte denne stjernes lysstyrke lig med en fjerdedel af Månens lysstyrke . Moderne astronomer har opdaget en svag rest af denne eksplosion og har fastslået, at den kun var 7.100 lysår fra Jorden [13] .
Supernova SN 1054 var en anden meget observeret begivenhed: astronomer registrerede udseendet af en stjerne i 1054. Måske blev begivenheden også registreret, sammen med andre supernovaer, af forfædrene til Puebloans i det moderne New Mexico i form af en helleristning i form af en firetakket stjerne [14] . Denne eksplosion fandt sted i stjernebilledet Tyren , hvor resterne af Krabbetågen blev dannet . På sit højeste kunne SN 1054 have været fire gange så lysstærk som Venus , forblive synlig i dagslys i 23 dage og synlig på nattehimlen i 653 dage [15] [16] .
Der er færre registreringer af supernova SN 1181 , som fandt sted i stjernebilledet Cassiopeia lidt over et århundrede efter SN 1054. Denne begivenhed blev dog bemærket af kinesiske og japanske astronomer. Pulsar 3C58 kan være et stjernelevn fra denne begivenhed [17] . Begivenheden blev diskuteret i det videnskabelige samfund i lang tid [18] [19] [20] og i 2021 blev det antaget, at det var opdagelsen af en Wolf-Rayet-stjerne og ikke en supernovaeksplosion [21] .
Den danske astronom Tycho Brahe var kendt for sine omhyggelige observationer af nattehimlen fra sit observatorium på øen Ven . I 1572 bemærkede han udseendet af en ny stjerne også i stjernebilledet Cassiopeia (stjernen blev senere navngivet SN 1572 ). En almindelig tro i Europa i denne periode var den aristoteliske teori om, at kosmos bag Månen og planeterne er uforanderlig , så observatører hævdede, at dette fænomen var en slags fænomen i Jordens atmosfære . Men Brahe bemærkede, at objektet forblev stationært fra nat til nat og ændrede aldrig sin parallakse , så det må ligge langt væk [22] [23] . Han offentliggjorde sine observationer i De nova et nullius aevi memoria prius visa stella ( latin : "Om en ny og hidtil usynlig stjerne" ) i 1573. Det er fra titlen på denne bog, at det moderne udtryk " nova " for kataklysmiske variable stjerner opstod [24] . I 1952 blev der fundet en kilde til radioemission på stedet for blusset , og i 1960 blev der fundet en supernovarest i det optiske område .
I 1592 beskrev den koreanske officielle kronik om kong Seonjo , der regerede Korea, fire forskellige gæstestjerner, en af dem var ubevægelig i mere end tre måneder. Ingen af dem blev set i Kina eller Europa, hvilket betyder, at de ikke var lyse. Supernovavarianten er således ikke helt pålidelig [25] , den er dog anerkendt af nogle forskere [26] .
Den sidste supernova observeret i Mælkevejsgalaksen var SN 1604 , som blev observeret den 9. oktober 1604. Flere mennesker, herunder Johannes van Heck , bemærkede denne stjernes pludselige optræden, men det var Johannes Kepler , der blev berømt for systematisk at studere selve objektet. Han offentliggjorde sine observationer i De Stella nova in pede Serpentarii ( latin : "Ny stjerne ved foden af Ophiuchus" ) [27] .
Galileo , ligesom Brahe før ham, forsøgte forgæves at måle parallaksen af denne nye stjerne, og modsatte sig derefter den aristoteliske opfattelse af den uforanderlige himmel [28] . Resten af denne supernova blev identificeret i 1941 ved Mount Wilson Observatory [29] .
| År for udbrud | 185 | 1006 | 1054 | 1181 | 1572 | 1592 | 1604 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| supernova | SN 185 | SN 1006 | SN 1054 | SN 1181 | SN 1572 | SN 1592 | SN 1604 |
| Konstellation | Centaurus | Ulv | Tyren | Cassiopeia | Cassiopeia | Cassiopeia | Ophiuchus |
| Land eller del af verden, hvor en supernova blev set | Kina | Asien, Afrika | Asien, Amerika | Asien | Europa Asien | Korea | Europa Asien |
| Observationsvarighed, dage | 225 | 240 | 710 | 185 | 560 | 100 | 365 |
| Tilsyneladende størrelse ved maksimum | -fire | -6 | -5 | en | -4,5 | 2 | -3,5 |
| Skaludvidelseshastighed, km/s | - | -8.000 | -7.000 | -8.000 | -10.000 | - | -10.000 |
| supernova-rest | RCW 86 | PKS 1459-41 | krabbetåge | 3C58 | SNR G120.1+01.4 | Cassiopeia A | 3C358 |
| Afstand til resten, kps | 2-3 | fire | 2 | otte | 5 | 3 | ti |
Den sande natur af supernovaer forblev uklar i nogen tid. Iagttagere er gradvist kommet til at genkende en klasse af stjerner, der er udsat for langsigtede periodiske udsving i lysstyrken. Både John Russell Hynde i 1848 og Norman Pogson i 1863 kortlagde stjerner, der ændrede sig dramatisk i lysstyrke. Deres arbejde har dog ikke fået meget opmærksomhed fra det astronomiske samfund. Til sidst, i 1866, foretog den engelske astronom William Huggins de første spektroskopiske observationer af en ny stjerne, der detekterede brintlinjer i det usædvanlige spektrum af den tilbagevendende nova T Corona Nora [30] . Huggins foreslog en katastrofal eksplosion som den underliggende mekanisme, og hans forskning tiltrak sig interesse fra andre astronomer [31] .
I 1885 observerede den tyske astronom Ernst Hartwig et nova-lignende udbrud i retning af Andromeda-galaksen . S Andromeda steg til 6. størrelsesorden og formørkede hele galaksens kerne og forsvandt derefter som en ny stjerne. I 1917 målte George W. Ritchie afstanden til Andromedagalaksen og fandt, at den var meget længere væk end hidtil antaget. Det betød, at S Andromeda, som ikke bare lå langs galaksens synslinje, men faktisk var placeret i dens kerne, frigav meget mere energi, end det var typisk for en ny stjerne.
Tidlige undersøgelser af denne nye kategori af novaer blev udført i 1930'erne af Walter Baade og Fritz Zwicky ved Mount Wilson Observatory [32] . De identificerede i S Andromeda, hvad de troede var en typisk supernova. Og de definerede det som en eksplosiv begivenhed, der frigav stråling , omtrent lig med Solens samlede energi , på 107 år. De besluttede at kalde denne nye klasse af kataklysmiske variabler supernovaer og postulerede, at energi blev genereret ved gravitationssammenbrud af almindelige stjerner til neutronstjerner [33] . Navnet " supernovaer " blev først brugt i et foredrag af Zwicky ved California Institute of Technology i 1931, og blev derefter brugt offentligt i 1933 på et møde i American Physical Society [34] .
Selvom supernovaer er en relativt sjælden begivenhed, der i gennemsnit forekommer i Mælkevejen omkring en gang hvert 50. år [35] , har observationer af fjerne galakser gjort det muligt at opdage og studere supernovaer oftere. Zwicky var den første til at "jage" efter supernovaer i 1933. Han fik i 1936 følgeskab af Joseph J. Johnson fra California Institute of Technology . Ved hjælp af 45 cm Schmidt-teleskopet ved Palomar-observatoriet opdagede de tolv nye supernovaer i løbet af tre år ved at sammenligne nye fotografiske plader med referencebilleder af ekstragalaktiske områder [36] .
De allerførste objekter blev af astronomer udpeget som variable stjerner (for eksempel fik Hartwigs stjerne i Andromedatågen navnet S Andromeda) eller som almindelige novaer (Nova UMa 1912, Nova Leo 1914). Det var først i 1930'erne, at Zwicky foreslog princippet om at tildele betegnelser, som er blevet bevaret indtil i dag: SN (supernova), opdagelsesåret og et bogstav i det latinske alfabet, der viser serienummeret på supernovaen i et givet år [ 37] .
I 1938 blev Walter Baade den første astronom til at identificere tågen som en supernovarest , da han foreslog, at Krabbetågen var resten af SN 1054 . Han bemærkede, at selvom det så ud som en planetarisk tåge , var den målte ekspansionshastighed for høj til at kvalificere sig til denne klassificering. Samme år foreslog Baade første gang brugen af Type Ia supernovaer som en sekundær afstandsindikator. Senere arbejde af Allan Sandage og Gustav Tammann hjalp med at forfine processen, så Type Ia-supernovaer blev en slags standardmålestok for måling af store afstande i rummet [38] [39] .
Den første spektrale klassificering af disse fjerne supernovaer blev lavet af Rudolf Minkowski i 1941. Han opdelte dem i to typer afhængigt af, om linjerne af grundstoffet brint optrådte i supernovaspektret [40] . Zwicky foreslog senere yderligere typer III, IV og V, selvom de ikke længere bruges og ifølge nuværende teorier ser ud til at være forbundet med separate typer af ejendommelige supernovaer. Yderligere underopdeling af spektrumkategorier har ført til det moderne klassifikationssystem for supernovaer [41] .
Efter Anden Verdenskrig arbejdede Fred Hoyle på problemet med dannelsen af forskellige observerbare strukturer i universet. I 1946 foreslog han, at en massiv stjerne kunne generere de nødvendige termonukleare reaktioner, og de tunge grundstoffers nukleare reaktioner var ansvarlige for at fjerne energi, hvis mangel fører til gravitationssammenbrud. En kollapsende stjerne kan også være rotations ustabil og producere en eksplosiv udslyngning af elementer, der er fordelt i det interstellare rum [42] . Konceptet med hurtig kernefusion , som er energikilden til en supernovaeksplosion, blev udviklet af Hoyle og William Fowler i 1960'erne [43]
I USSR blev arbejdet med at søge efter supernovaer udført på Krim-stationen i SAI , hvor en teleskop-astrograf blev installeret med en linse med en diameter på 40 cm og et meget stort synsfelt - næsten 100 kvadratgrader, og dette blev også gjort ved Abastumani Astrophysical Observatory på et Schmidt-teleskop med et indløb på 33 cm. I Europa fandt det største antal supernova-fund sted ved Asiago Observatory i Italien, hvor to Schmidt-teleskoper var i drift. Sammen i 1960'erne og 1970'erne. opdagede op til 20 supernovaer om året [37] .
Den første computerstyrede supernovasøgning blev startet i 1960'erne ved Northwestern University i Chicago . Til dette blev der bygget et 24-tommer teleskop ved Corralitos Observatory i New Mexico , hvis position kunne ændres under computerstyring. Hvert minut viste teleskopet en ny galakse, og observatører tjekkede billedet på monitorskærmen. Således blev 14 supernovaer påvist inden for to år [44] .
Den nuværende standardmodel for type Ia supernovaeksplosioner er baseret på et forslag fra Whelan og Eben i 1973 og er baseret på et scenarie med masseoverførsel til en degenereret ledsagerstjerne [45] . Især lyskurven for SN 1972e i NGC 5253 , som var blevet observeret i mere end et år, blev fulgt længe nok til at opdage, at supernovaen efter sin brede lysstyrke ("pukkel") falmede med en næsten konstant hastighed på ca. 0,01 størrelsesorden pr. sekund. Oversat til et andet system af enheder er dette næsten det samme som henfaldshastigheden for kobolt −56 ( 56 Co), som har en halveringstid på 77 dage. Overensstemmelsen i både total energiproduktion og henfaldshastigheder mellem teoretiske modeller og observationer i 1972 førte til den hurtige accept af den degenererede eksplosionsmodel [46] .
Fra 1980'erne blev amatørastronomer involveret i søgen efter supernovaer ; man fandt ud af, at man ved hjælp af små teleskoper med linser på 20-30 cm ganske med held kan søge efter udbrud af lyse supernovaer ved systematisk at observere et visuelt defineret sæt af galakser. Den største succes blev opnået af præsten fra Australien, Robert Evans, som formåede at opdage op til 6 supernovaer årligt siden begyndelsen af 1980'erne [37] .
Gennem observation af lyskurverne for mange Type Ia supernovaer har det vist sig, at de deler en fælles lysstyrketop [47] . Ved at måle lysstyrken af disse begivenheder kan man estimere afstanden til værtsgalaksen med god nøjagtighed. Således er denne kategori af supernovaer blevet ret anvendelig som et standardmål til måling af kosmiske afstande . I 1998 fandt High-Z Supernova Search og Supernova Cosmology Project , at de fjerneste Type Ia supernovaer ser svagere ud end forventet. Dette tjente som bevis på, at universets udvidelse kan accelereres [48] [49] .
Selvom ingen supernova er blevet observeret i Mælkevejen siden 1604, ser det ud til, at for omkring 300 år siden, omkring 1667 eller 1680, eksploderede en supernova i stjernebilledet Cassiopeia . Resten af denne eksplosion, Cassiopeia A , er stærkt skjult af interstellart støv , hvilket kan være grunden til, at den ikke har tiltrukket sig opmærksomhed. Den kan dog observeres i andre dele af spektret og er i øjeblikket den lyseste radiokilde uden for vores solsystem [50]
I 1987 blev supernova 1987A i den store magellanske sky set få timer efter dens begyndelse. Det var den første supernova, der blev detekteret fra neutrino-emission , og den første, der blev observeret på tværs af alle bånd af det elektromagnetiske spektrum . Den relative nærhed af denne supernova gjorde det muligt at foretage detaljerede observationer, og dette gav den første mulighed for at teste nuværende teorier om supernovadannelse mod observationer [52] [53] .
Opdagelseshastigheden af supernovaer er steget støt gennem det 20. århundrede [54] . Adskillige automatiserede søgninger efter supernovaer blev iværksat i 1990'erne. Supernova-søgningsprogrammet blev startet i 1992 ved Leuschner-observatoriet . Berkeley Automatic Telescope-programmet kom med samme år. De blev erstattet i 1996 af det automatiske Katzman-teleskop ved Lick Observatory , som hovedsageligt blev brugt til at søge efter supernovaer. I 2000 havde Lick-programmet opdaget 96 supernovaer, hvilket gjorde det til verdens mest succesrige supernova-søgningsprogram [55] .
I slutningen af 1990'erne blev det foreslået, at nyere supernova-rester kunne findes ved at lede efter gammastråler fra henfaldet af titanium-44 . Dens halveringstid er 90 år, og gammastråler kan nemt krydse galaksen, hvilket gør det muligt at se eventuelle supernova-rester fra det sidste årtusinde eller deromkring. Der er fundet to kilder: den tidligere opdagede Cassiopeia A - rest og resten RX J0852.0-4622 [56] .
Denne rest (RX J0852.0-4622) blev fundet foran den (tilsyneladende) store supernova-rest Vela [57] . Gammastråler fra henfaldet af titanium-44 viste, at det må være eksploderet relativt for nylig (måske omkring 1200 e.Kr.), men der er ingen historisk dokumentation for dette. Fluxen af gamma- og røntgenstråler indikerer, at supernovaen var relativt tæt på Jorden (muligvis 200 parsecs eller 600 lysår væk). Hvis det er tilfældet, er dette en overraskende begivenhed, fordi supernovaer mindre end 200 parsec væk af astronomer skønnes at eksplodere mindre end én gang hvert 100.000 år [58] .
Supernova SN 2003fg blev opdaget i en ny galakse i 2003. Fremkomsten af denne supernova er blevet undersøgt i "realtid", og den rejser flere vigtige fysiske spørgsmål, da den ser ud til at være mere massiv end Chandrasekhar-grænsen tillader [59] .
Supernovaen SN 2006gy , der blev observeret første gang i september 2006, med oprindelse i galaksen NGC 1260 (240 millioner lysår væk), er den største og, indtil lysstyrken af SN 2005ap blev bekræftet i oktober 2007, den klareste supernova, der nogensinde er observeret. Dens eksplosion var mindst 100 gange lysere end nogen tidligere observeret supernova [60] [61] , hvor stamstjernen blev anslået til at være 150 gange mere massiv end Solen [62] . Selvom begivenheden havde nogle af karakteristikaene for en Type Ia-supernova, blev der påvist brint i dens spektrum [63] . SN 2006gy menes at være en sandsynlig kandidat til en par-ustabil supernova . SN 2005ap, opdaget af Robert Quimby , som også opdagede SN 2006gy, var omkring dobbelt så lysstærk som SN 2006gy og omkring 300 gange så lysstærk som en typisk Type II supernova [64] .
Den 21. maj 2008 meddelte astronomer, at de havde fanget en supernova for første gang på kamera i det øjeblik, den eksploderede. Ved et tilfælde blev der set et røntgenglimt, mens man observerede galaksen NGC 2770 , der ligger 88 millioner lysår fra Jorden, og mange teleskoper blev rettet i den retning lige i tide til at fange det, der blev kaldt SN 2008D . "Dette bekræftede i sidste ende, at en stor røntgeneksplosion markerede fødslen af en supernova," sagde Alicia Soderbergh fra Princeton University [66] .
En af de mange amatørastronomer på udkig efter supernovaer, Caroline Moore , et medlem af Supernova Search Team ved Puckett Observatory, fandt supernovaen SN 2008ha i november 2008. I en alder af 14 blev hun erklæret som den yngste astronom i historien til at opdage en supernova [67] [68] . I 2007 nærmede det samlede antal opdagede supernovaer sig 5000 [37] .
I 2009 fandt forskere nitrater i iskerner fra Antarktis på dybder i overensstemmelse med kendte supernovaer fra 1006 og 1054 e.Kr., såvel som omkring 1060 e.Kr. Nitrater ser ud til at være dannet af nitrogenoxider , skabt af supernova gammastråler. Denne metode er i stand til at detektere supernovaer, der er flere tusinde år gamle [70] .
Den 15. november 2010 annoncerede astronomer, der brugte NASAs Chandra X-ray Observatory , at mens de så resten af SN 1979C i galaksen Messier 100 , havde de opdaget et objekt, der kunne være et ungt 30 år gammelt sort hul . NASA bemærkede også muligheden for, at dette objekt kunne være en snurrende neutronstjerne, der producerer vind fra højenergipartikler [71] .
Den 24. august 2011 opdagede Palomar Transient Factory-projektet en ny type Ia supernova (SN 2011fe) i Pinwheel Galaxy (M101) kort efter, at den eksploderede. Da den kun var 21 millioner lysår fra Jorden og opdaget så tidligt efter begivenhedens start, gav det forskerne mulighed for at lære mere om de tidlige livsstadier af disse typer supernovaer [72] .
Den 16. marts 2012 blev en Type II supernova , betegnet SN 2012aw, opdaget i galaksen M95 . [73] [74] [75]
Den 22. januar 2014 bemærkede studerende ved University of London Observatory den eksploderende stjerne SN 2014J i den nærliggende galakse M82 (Cigar Galaxy) . Beliggende i en afstand af omkring 12 millioner lysår er supernovaen en af de nærmeste observerede i det sidste årti [76] .
Uger efter, at en stjerne eksploderede i spiralgalaksen NGC 2525 i januar 2018, tog Hubble-rumteleskopet successive fotografier af den resulterende Type 1a supernova , betegnet SN 2018gv [77] i næsten et år .
Den anslåede mængde af supernovaer i en galakse på størrelse med Mælkevejen er omkring to gange i århundredet. Dette er meget højere end den faktiske observerede frekvens, hvilket betyder, at nogle af disse begivenheder blev skjult for Jorden af interstellart støv. Udbredelsen af nye instrumenter, der kan foretage observationer over en bred vifte af det elektromagnetiske spektrum , sammen med neutrino- detektorer , betyder, at den næste sådan begivenhed næsten helt sikkert vil blive opdaget af astronomer fra Jorden [78] .
Vera Rubin - observatoriet forudsiger , at astronomer stadig vil skulle opdage tre til fire millioner supernovaer i løbet af det næste årti over en lang række afstande [79] .