Kepleri supernoova 25 aasta jooksul

NASA Chandra röntgenobservatooriumi vaatluste põhjal kokku pandud klipp, kus on näha Kepleri supernoovajäänuki paisumist 25 aasta jooksul. Röntgenvaatlused pärinevad aastatest 2000, 2004, 2006, 2014 ja 2025. Video allikas: Röntgenkiirguses: NASA/CXC/SAO; nähtav valgus: Pan-STARRS

Kepleri supernoova on meie Linnutees viimasena silmaga näha olnud supernoova, mis muutus nähtavaks 1604. aasta oktoobris. Pealtnäha uue heleda tähe tekkimist öötaevasse kirjeldas detailselt toonane Saksa matemaatik ja astronoom Johannes Kepler oma 1606. aasta raamatus De Stella Nova in Pede Serpentarii (tõlkes: Uuest tähest Maokandja jalas).

Tänaseks arvatakse, et Kepleri supernoova kujutas endast valgeks kääbuseks kutsutud tähejäänuki plahvatust, peale seda kui selle mass suurenes kaaslaselt pärineva materjali arvelt kusagil 1,44 Päikese massini. Taolist massilimiiti kutsutakse selle avastaja Subrahmanyan Chandrasekhari järgi Chandrasekhari limiidiks*. Sama füüsiku järgi on nimetatud ka antud vaatlused teinud NASA röntgenobservatoorium.

Tänaseks on meist umbes 16 tuhande valgusaasta kaugusel asuvast supernoovast igasse suunda laiali lendav gaasipilv ehk supernoovajäänuk meie jaoks** paisunud umbes 23 valgusaasta laiuseks. Mõõtmised näitavad, et selle "alumine" serv paisub kiirusega kuni 6200 kilomeetrit sekundis ehk umbes 2 protsenti valguse kiirusest. Videos jäänuki ülemine serva kiirus on aga neli korda aeglasem, mis näitab, et sealne keskkond on tõenäoliselt tihedam. Sellisel kiirusel tähtedevahelise gaasiga kohtudes kuumutatakse materjal kümnete miljonite kraadide juurde ning see hakkab kiirgama röntgenkiirguses. Nähtavas valguses on Kepleri supernoova võrdlemisi tagasihoidliku välimusega.

Kepleri supernoova nähtavas valguses. Hubble kosmoseteleskoobi vahendusel.

*Kuna taolised valge kääbuse supernoovad (tüüp Ia) saavad alguse enam-vähem sama massiga valgetest kääbustest ning on seega enam-vähem sama heledad, saab neid väga edukalt kasutada väga suurte vahemaade ning universumi paisumiskiiruse mõõtmiseks.

**Kui jäänuk asub meist umbes 16 tuhande valgusaasta kaugusel, siis meie näeme seda sellisena nagu see oli 16 tuhat aastat tagasi. 

Johannes Kepler

Viimased silmaga nähtavad supernoovad

1604. aasta sügisel, neli aastat enne seda kui Johann Lippershey esitas esimese patendi teleskoobile, süttis Maokandja tähtkujus üks väga hele uus täht, mida oli palja silmaga näha veel järgneva pooleteise aasta jooksul. Toonaste allikate väitel olevat see esimestel nädalatel oma heleduselt ületanud kõik taevatähed ning seda võis märgata isegi päevasel ajal.

Kuigi kuulus astronoom ja matemaatik Johannes Kepler ei olnud selle uue aga ajutise objekti esmaavastajaks, kirjutas ta sellest peagi terve raamatu pealkirjaga De Stella Nova (ladina keeles Uus Täht), kus ta kirjeldas selle asukohta ja heleduse muutust oma aja kohta imekspandava täpsusega, teadmata sealjuures suurt midagi selle olemusest. Tänaseks me teame, et Kepler ja ta kaasaegsed nägid taevas supernoovaks kutsutud nähtust, mida tuntaksegi nüüdseks Kepleri supernoova nime all (tähis SN 1604) ning see on senini viimane silmaga nähtav olnud supernoova meie Linnutee galaktikas.*

Kepleri supernoovajäänuk jäädvustatud NASA kolme kosmoseteleskoobi - Hubble, Spitzer, Chandra - koostöös. Punasega on märgitud infrapunateleskoop Spitzeri poolt nähtavad jäänuki kõige jahedamad piirkonnad, mida plahvatanud tähe materjal parasjagu kuumutab. Kollasega on näha mitme tuhande kraadist gaasi, mida on jäädvustanud Hubble kosmoseteleskoop nähtavas valguses. Rohelise ja sinisega on märgitud Chandra röntgenobservatooriumi poolt registeeritud jäänuki kõige kuumemad piirkonnad, milles ulatub temperatuur kümnete miljonite kraadideni.

Supernoovasid ehk sisuliselt täheplahvatusi, mille heledus ületab mõneks nädalaks terve galaktika, on laias laastus kahte tüüpi. Neist esimene leiab aset binaar- ehk kaksiksüsteemis, kus üks tähtedest jõuab oma elu lõppu ning tekib tihe valgeks kääbuseks nimetatud tähejäänuk. Kui kaaslase kaugus sellest on piisavalt väike, võib selle materjal hakata voolama valge kääbuse pinnale, kuni selle kogumass ületab umbes 1,44 Päikese massi ning see plahvatab supernoovana. Teist tüüpi supernoova tekib siis kui massiivse (vähemalt 8-12 Päikese massi) tähe tuumas lõppeb kütus ning see ei suuda ennast enam iseenda raskuse all üleval hoida. Tulemuseks tähe kokkuvarisemine ehk kollaps, millega kaasneb ülienergeetiline supernoova. Kepleri supernoova arvatakse olevat neist esimest tüüpi.

Tänu eelkõige Kepleri ligi neli sajandit vanadele ülestähendustele teadsime me kohe kui meie teleskoobid jõudsid piisava võimekuseni ammuse supernoova suunas vaadata. Kui nähtavas valguses nägime me seal vaid mõnda kummitusliku gaasifilamenti, paljastasid kosmosesse lennutatud röntgen- ja infrapunateleskoobid lummava vaatepildi kosmilises mõttes alles eile toimunud plahvatusest, mis ei näita siiani aeglustumise märke. Tänaseks teame, et umbes 20 000 valgusaasta kaugusel asuv supernoovajäänuk on kusagil mõne valgusaastase läbimõõduga ning selle välimised kihid paisuvad kohati tähtedevahelisse tolmu ja gaasi kiirusega 10 000 kilomeetrit sekundis (!). Selline paisumiskiirus on piisav, et näiteks tänaseid ja aastakümneid tagasi tehtud fotosid võrreldes on seda otseselt näha.

Tycho supernoovajäänuk, mille sünnitanud täheplahvatust oli palja silmaga näha vaid 32 aastat enne Kepleri supernoovat Kassiopeia tähtkujus. Nime sai see seda kõige täpsemalt dokumenteerinud astronoom Tycho Brahe järgi.

Kepleri sarnaseid supernoovajäänukeid, mille tekitanud supernoovasid on ajaloo jooksul dokumenteeritud, leidub tegelikult mitmeid. Neist teised kuulsamad ja efektsemad on Tycho supernoovajäänuk (vaadeldud 1572. aastal) ja Krabi udu ehk M1 (vaadeldud 1054. aastal). Senise statistika põhjal võib öelda, et meie Linnutees toimuvatest supernoovadest silmaga nähtavaid võiks esineda kord keskmiselt 300 aasta jooksul. Viimasest on möödunud 414 aastat, seega...

Krabi udu ehk M1 on supernoovajäänuk, mille tekkimist oli palja silmaga näha 1054. aastal. Ka selle välimised kihid liiguvad tuhandeid kilomeetreid sekundis.

*Viimati nägi silmaga nähtavat supernoovat 1987. aastal (SN 1987a), seda aga mitte Linnutees vaid selle satelliitgalaktikas olevas Suures Magalhãesi Pilves, mida näeb lõunapoolkeralt.