Astronomi ve Astrofizik 101: Süpernova

Süpernova Nedir?

Süpernovalar, süper kütleli bir yıldızın ölümünün son aşamalarında meydana gelen dramatik patlamalardır.

Astronomik evrimin çoğu aşaması, bir insan ömründen çok daha uzun ve hatta tüm insanlık tarihinden çok daha uzun zaman ölçeklerinde gerçekleşir. Süpernova patlamaları, bu kuralın olağanüstü istisnalarıdır. Birkaç farklı yol, biri süper kütleli bir yıldızın ölümü olan bir süpernova patlamasına yol açabilir. Süper kütleli bir yıldız ölmeye başladıktan sonra, farklı elementleri kaynaştırarak kırmızı bir süperdev oluşturan çeşitli aşamalardan geçer. Bu işlem sırasında, yıldız çekirdeği üzerinde giderek daha fazla ağır malzeme biriktirilir. Çekirdeğin kütlesi belli bir eşiği geçtikten sonra kendi yerçekimi altında çöker. Çekirdek çökerken, dış katmanlar, Evrende meydana geldiği bilinen en büyük patlama olan bir süpernovada dışarıya doğru püskürtülür. Zirve noktasında, bir süpernova bütün bir galaksiden daha parlak olabilir ve birkaç ışıkyılı çapında bir çapa ulaşabilir. Süpernovalar en yüksek parlaklığına birkaç gün içinde ulaşır, bu nedenle görünümleri ve erken düşüşleri gerçek zamanlı olarak büyük ölçüde gözlemlenebilir – aslında, bazı süpernova olayları ilk olarak amatör astronomlar tarafından tespit edildi.

Hubble’ın keskin görüşü, milyarlarca ışıkyılı uzaklıktaki ve diğer teleskopların incelemesi zor olan süpernovaları görebileceği anlamına gelir. Yerden alınan bir süpernova görüntüsü, genellikle bulunduğu galaksinin görüntüsüyle karışır. Hubble, ışığı iki kaynaktan ayırt edebilir ve böylece süpernovayı doğrudan ölçebilir.

Süpernovalar, süper kütleli bir yıldızın ölümünün son aşamalarında meydana gelen dramatik patlamalardır. Kredi bilgileri: ESA/Hubble (L. Calçada)

Hubble’ı inşa etmenin en önemli bilimsel gerekçesi, uzak galaksilerdeki Sefeid değişkenlerinin gözlemlerinden Evren’in boyutunu ve yaşını belirlemekti. Sefeidler, çok kararlı ve öngörülebilir parlaklık değişimlerine sahip özel bir değişken yıldız türüdür. Bu, astronomların sadece ışıklarının değişkenliğine bakarak Sefeidlerin fiziksel doğasını öğrenebilecekleri ve daha sonra mesafelerini belirlemek için çok etkili bir şekilde kullanabilecekleri anlamına gelir. Bu nedenle kozmologlar Cepheidleri ‘standart mumlar’ olarak adlandırırlar. Gökbilimciler, Sefeidleri olağanüstü sonuçlarla gözlemlemek için Hubble’ı kullandılar ve daha sonra süpernovalara olan mesafe ölçümlerini yapmak için atlama taşları olarak kullanıldılar, bu da Evren’in ölçeğinin bir ölçüsünü sağladı. Bugün, Evrenin yaşını Hubble öncesine göre çok daha yüksek bir kesinlikle biliyoruz: yaklaşık 13,7 milyar yıl.

Hubble’ın ilk ‘temel’ amaçlarından biri, astronomlar tarafından Hubble Sabiti olarak bilinen Evrenin genişleme hızını belirlemekti. Sekiz yıllık Sefeid gözlemlerinden sonra bu çalışma, genişleme oranının arttığını bularak sona erdi. Hubble’ın keskin görüşü, milyarlarca ışıkyılı uzaklıktaki ve diğer teleskopların incelemesi zor olan süpernovaları görebileceği anlamına gelir. Yerden alınan bir süpernova görüntüsü, genellikle bulunduğu galaksinin görüntüsüyle karışır. Hubble, ışığı iki kaynaktan ayırt edebilir ve böylece süpernovayı doğrudan ölçebilir.

Hubble’ın süpernova sonuçlarından, genişlemenin yavaşlamaya yakın olmadığı açıkça görülüyor. Aslında uzayın kendisi, karanlık enerji adı verilen gizemli bir özelliği nedeniyle genişlemenin hızlanmasına neden oluyor ve bu sonsuza kadar devam edecek. Bu şaşırtıcı sonuç, uzaktaki süpernovaların Hubble da dahil olmak üzere dünyanın en iyi teleskoplarıyla yapılan birleşik ölçümlerinden geldi. Son süpernova sonuçları, genişlemenin her zaman hızlanmadığını, ancak Evren mevcut yaşının yarısından daha azken hızlanmaya başladığını gösteriyor.

Geniş Alan ve Gezegen Kamerası 2 ile Şubat 1994’te çekilen bu Hubble Uzay Teleskobu görüntüsü, süpernova 1987A’yı çevreleyen üç parıldayan gaz halkasının tam sistemini gösteriyor. Büyük Macellan Bulutu adı verilen küçük bir galakside yer alan süpernova, yaklaşık MÖ 165.000’de patlamış devasa bir yıldız, ancak ışığı buraya Şubat 1987’ye kadar ulaşmadı. Kredi: P. Challis (CfA)

Yüzyıllardır yakınlardaki ilk süpernova (Süpernova 1987A) 1987’de Büyük Macellan Bulutu’nda patladığında, Dünya’daki mevcut tüm teleskoplar tarafından incelendi. Olayı yüksek çözünürlükte ilk gören Hubble oldu (yukarıdaki resme bakın), patlayan yıldızın etrafında parıldayan ana halkayı net bir şekilde görüntüledi. Hubble, bakışlarını 150 000 ışıkyılı uzaklıktaki bu benzersiz olayın olduğu yere birkaç kez çevirdi ve çok yüksek çözünürlüğü sayesinde, felaket niteliğindeki patlamanın ilerleyişini ayrıntılı olarak izlemek mümkün oldu. Buna, Hubble’ın süpernovanın 30. yıl dönümü vesilesiyle uzaktaki patlamanın başka bir görüntüsünü aldığı 2017 yılı da dahildir.

Bu video, NGC 2525 galaksisindeki süpernovanın benzersiz bir hızlandırılmış çekimini gösteriyor. Süpernova, çerçevenin sol alt kısmında bu galaksinin içinde Hubble tarafından en ince ayrıntısına kadar yakalanmış. Dönen güzel sarmal kollarından birinin dış kenarında yer alan çok parlak bir yıldız olarak görünür. Hubble görüntülerinin bu yeni ve benzersiz hızlandırılmış çekimi, bir zamanlar parlak olan süpernovanın başlangıçta galaksideki en parlak yıldızları gölgede bıraktığını ve ardından teleskopun gözlemleri sırasında belirsizliğe karıştığını gösteriyor. Bu hızlandırılmış görüntü, Şubat 2018’den Şubat 2019’a kadar bir yıl boyunca alınan gözlemlerden oluşmaktadır. Kredi: ESA/Hubble & NASAM. Kornmesser, M. Zamani, A. Riess ve SH0ES ekibi

Hubble ayrıca 70 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan sarmal gökada NGC 2525’teki bir süpernovanın solan ışığını da takip etti (yukarıda ESA/Hubble ekibi tarafından oluşturulan benzersiz zaman geçişini izleyin). Bu türden süpernovalar bu sabit parlaklığı ürettikleri için, gökbilimciler için yararlı araçlardır – kozmik şerit metre görevi gören standart mumlar. Süpernovanın gerçek parlaklığını bilen ve gökyüzündeki görünen parlaklığını gözlemleyen gökbilimciler, bu büyük gösterilere ve dolayısıyla ev sahibi galaksilere olan mesafeyi hesaplayabilirler.

Başka bir açıklama için bkz. Süpernova Nedir?