supernova
© NASASlika svemirskog teleskopa Hubble SN1987A u Velikom Magellanovom oblaku
Supernova eksplozija je kataklizmički događaj koji označava nasilni kraj života masivne zvijezde. Tijekom tog događaja, zvijezda oslobađa ogromne količine energije, često nadmašujući ukupnu svjetlost svih zvijezda u matičnoj galaksiji za vrlo kratko vrijeme. Eksplozija proizvodi teške elemente i raspršuje ih među zvijezdama, doprinoseći formiranju novih zvijezda i planeta.

Najbliža supernova u posljednjim godinama dogodila se u Velikom Magellanovom oblaku 1987. godine (SN1987A). Sada je tim astronoma pretražio ogromne količine podataka kako bi pokušali detektirati gravitacijske valove iz ostatka te supernove.

Stabilnost i kraj života zvijezde

Tijekom većine života zvijezde postoji stabilnost. Dok zvijezda stari, fuzionira elemente u svojoj jezgri, a postoji i vanjski pritisak poznat kao termonuklearna sila. To je uravnoteženo unutarnjom silom gravitacije koja pokušava srušiti zvijezdu, i većinu svog života te dvije sile su u ravnoteži.

Kada zvijezde poput Sunca umiru, termonuklearna sila nadjačava silu gravitacije i vanjski slojevi se nježno gube u svemiru kroz faze crvenog diva i planetarne maglice. Za masivnije zvijezde, otprilike osam puta masivnije od Sunca, gravitacija nadjačava termonuklearnu silu koja privremeno prestaje dok zvijezda umire i zvijezda implodira. Taj proces poznat je kao supernova. Krajnji rezultat ovisi o progenitorskoj zvijezdi, ali može rezultirati stvaranjem neutronskih zvijezda, pulsara ili čak crne rupe.

Studija Supernove 1987A

Godine 1987., zvijezda je eksplodirala u Velikom Magellanovom oblaku i, iako je bila 168.000 svjetlosnih godina udaljena od Zemlje, pružila je astronomima sjajnu priliku za proučavanje supernove izbliza, bliže nego ikad prije. U središtu polako širećih ostataka supernove nalazi se neutronska zvijezda (NS1987A — detekcija neutrina potvrdila je to) koja je ostatak jezgre progenitorske zvijezde. Dok se jezgra srušila, svi protoni i elektroni spojili su se formirajući jedan masivni, gigantski, čak kolosalni neutron promjera oko 20 km.

Neutron zvijezde nisu savršene, njihove površine vjerojatno imaju nepravilnosti i dok se okreću, kvrge i udubine - koliko god bile male - vjerojatno uzrokuju gravitacijske valove. Kao što im samo ime sugerira, gravitacijski valovi su titraji poput valova na oceanu, ali umjesto da se šire kroz vodu, šire se kroz prostor i vrijeme. Prvi valovi otkriveni su 2015. godine pomoću Opservatorija gravitacijskih valova s laserskim interferometrom (poznatijeg pod zvučnim imenom LIGO).

Potraga za gravitacijskim valovima

Tsvi Piran i Takashi Nakamura su još 1988. godine predložili da bi moglo biti moguće detektirati gravitacijske valove iz neutronskih zvijezda, ali tek s dolaskom gravitacijskih valnih opservatorija poput LIGO-a mogućnost dokazivanja toga postala je stvarnost. Godine 2022. napravljen je neuspješan pokušaj detekcije gravitacijskih valova iz NS1987A koristeći napredni sustav LIGO i još jedan opservatorij gravitacijskih valova nazvan VIRGO. Pretraga je obuhvatila frekvencije od 75 do 275 Hz.

U radu koji je nedavno objavljen na arXiv preprint serveru od strane Benjamina J. Owena, Lee Lindbloma, Luciana Soaresa Pinheira i Binoda Rajbhandarija opisan je daljnji pokušaj korištenjem podataka iz naprednog LIGO-a i dodatnog skupa podataka iz VIRGA. U ovom pokušaju korišten je poboljšani kod koji je proširio frekvencijski pojas od 35 do 1050 Hz. Nažalost, pretraga je ponovno bila neuspješna, ali tim ne odustaje.

Daljnje pretrage planiraju se koristeći podatke iz naprednog LIGO-a i s još jednog promatračkog ciklusa VIRGA te čak i s opservatorija Cosmic Explorer kada bude konačno pušten u rad i nadamo se da će konačno otkriti gravitacijske valove iz neutronskih zvijezda u nadolazećim godinama.