Supernovy: velkolepí kosmičtí herci, nekompromisní zabijáci i tvůrci nových světů

„Jsme jen hvězdný prach,“ občas říkávají filozofové. A v podstatě mají pravdu. Vždyť prvky důležité pro život, jako třeba vápník, kyslík nebo sodík byly utvářeny ve hvězdách a jejich explozích. Život tak vznikl i díky explozím supernov.
Vesmír je skvělým divadelním režisérem. Dokáže připravit neskutečná představení, ovšem mnohá z nich se doporučuje pozorovat jen z velké dálky. Výbuch velké hvězdy, tedy výbuch supernovy, může být nebezpečný na vzdálenost desítek světelných let. Zároveň by však bez těchto velkolepých spektáklů vesmír rozhodně nebyl tím, čím je dnes.

Po staletí se alchymisté pokoušeli vyrobit ve svých laboratořích plných ampulí a křivulí tolik kýžené zlato. Obratný podvodník Edward Kelley (1555–1597), který dlouhou dobu balamutil důvěřivého císaře Rudolfa II. (1552–1612), dokonce tvrdil, že se mu to povedlo.
Kelley samozřejmě věděl, že lže, ale spousta dalších nadšenců skutečně věřila, že jednoho dne jim pomocí nejtajnějších postupů pod rukama vznikne alespoň kousek žlutavě lesklého kovu.
Byla to bláhovost. Zlato a ostatní podobné kovy vznikají v podmínkách, které jsou na Zemi nepředstavitelné. Právě výbuchy supernov a také srážky neutronových hvězd mají tak vysokou energetickou hodnotu, že může docházet k fúzím, při nichž vznikají prvky s mnoha protony v jádře, včetně zlata či stříbra. O tom však alchymisté ze sklepů Pražského hradu ještě nemohli mít ani zdání.
Supernovy ovšem nevytvářejí jen chemické prvky. Exploze supernov jsou v podstatě konečnou stanicí života hvězdy, tedy jejich velkolepou smrtí. Ale vlastně i zrození. Výbuch vyšle do okolí mohutnou rázovou vlnu, která může stlačit plynná mračna v okolním vesmírném prostoru. Tak se může zahájit gravitační kolaps těchto oblak, na konci kterého vzniká nová mladá hvězda.
Exploze supernov nejsou ve vesmíru ničím výjimečným. Astronomové odhadují, že k takové události dochází každou vteřinu. Naštěstí je kosmos dostatečně rozlehlý, takže jasné hvězdy nerozzařují naši oblohu každý den, ale hlavně, výbuchy supernov k nám nevysílají mocné svazky smrtícího záření, které by dokázaly zcela zdevastovat ozónovou vrstvu. Pokud by k výbuchu došlo dostatečně blízko, i samotný záblesk by dokázal rozrušit pozemskou atmosféru, a tím zahubit život na Zemi.

Jak vlastně supernova vzniká? Každá hvězda se rodí, jak už bylo zmíněno, gravitačním kolapsem plynového a prachového mračna. Uvnitř roste tlak i teplota, čímž vzniká jakýsi zárodek nazývaný protohvězda. Rostoucí teplota uvnitř postupně vede k nastartování termojaderné reakce.
Gravitační kontrakce protohvězdy se v tomto okamžiku zastaví, protože energie vznikající termonukleární reakcí vyrovná gravitační tlak a zajistí na dlouhé období rovnovážný stav. Vodík nejdříve fúzuje na deuterium, později na hélium. V tu chvíli se zrodí hvězda.
Po miliony let pak hvězda putuje vesmírem, ať už osamocená, s hvězdnou sestřičkou či obklopena planetárními dětmi, které vznikly ze zbytkového materiálu při její tvorbě. V klidu si spaluje svůj vodík a září do okolí. To trvá miliardy let, například naše Slunce je staré 4,5 miliardy let, přičemž zásoby vodíku má na dalších 5,5 miliardy let.
Čím je hvězda větší, tím je tato vývojová fáze kratší, protože vlivem vyšší gravitace roste i tlak v jádře, a tím se vodík spaluje rychleji. Nic není nekonečné, samozřejmě, že ani zásoby vodíku ve hvězdách.
Zatímco menší z nich, červení trpaslíci spalující vodík velmi zvolna, se bez většího efektu promění podle teoretických předpokladů v modré a posléze bílé trpaslíky, hvězdy jako je naše Slunce předvedou úchvatnou show. Jejich rovnováha se zhroutí, hvězda mnohonásobně zvětší svůj objem a promění se v červeného obra.
Fúze prvků v takové chvíli i nadále pokračuje, helium se mění na uhlík, ve větších hvězdách vznikají i neon, kyslík ba dokonce i železo. Poté se hvězda znovu smrskne a stane se z ní bílý trpaslík. V případě našeho Slunce se jeho objem rozšíří až k oběžné dráze Země.
Takový je běžný životní cyklus běžných hvězd, jakými jsou žlutí trpaslíci. Ti sami supernovu nevytvoří. Avšak ve chvíli, kdy mají hvězdného průvodce, může bílý trpaslík od něj získávat hmotu. Ve chvíli, kdy jeho zvyšující se hmotnost dosáhne určité hodnoty, tzv. Chandrasekharovy meze, situace se stane neudržitelnou.
V tu chvíli je nastartována řetězová termonukleární reakce a ve vnitřku bílého trpaslíka se během jediné vteřiny po jejím zahájení objeví žhavé místo. Zhruba patnáctikilometrová bublina začne rychlostí 5000 kilometrů za vteřinu stoupat k povrchu. Jakmile výtrysk uvolní do prostoru, jeho rychlost dosáhne rychlosti 60 000 km/s, zatímco hvězdou prochází detonační vlna a teplota stoupá ke třem miliardám stupňů. To vše se stihne za pouhou půlvteřinu. Okolní vesmír v tu chvíli rozzáří supernova.

Jako supernova pak končí i velké hvězdy, které se v posledních stadiích své existence promění v červené veleobry. Právě v nich fúzují těžší prvky, přes uhlík, kyslík, neon, hořčík a křemík, až začne vznikat železo.
V takových momentech má hvězda už skutečně na kahánku. Těžké železné jádro hvězdy se v krátkém okamžiku během jedné jediné vteřiny smrští z velikosti Slunce do koule o průměru pouhých dvaceti kilometrů. Hustota je zde enormní, elektrony jsou vtlačeny do atomových jader a stanou se z nich neutrony.
Dojde explozi supernovy a jako její pozůstatek se na cestu vesmírem vydá neutronová hvězda. To nesmírně husté a gravitačně silné těleso, které se stane postrachem čehokoliv, co se mu připlete do cesty.
Když je zárodek neutronové hvězdy, který se z jádra zformoval, dostatečně masívní, pokračuje v kolapsu a skončí buď jako černá díra, nebo se v závislosti na hmotnosti kolaps zastaví v některém z teorií předpovězených stabilních mezistavů. Takovým mezistavem je třeba hyperonová hvězda, ta však zatím ve vesmíru nebyla zjištěna.
Supernovy jsou ve vesmíru sice častým jevem, ale to neznamená, že by na obloze vybuchovaly každý den. Naopak, pro astronomy je jejich pozorování svátkem. V roce 1006 nebe rozzářilo nové těleso, které bylo jasnější než Venuše. Dobové záznamy hovoří o jeho pozorování v Itálii, Egyptě, Japonsku i Iráku. Rázová vlna pocházející z exploze se rozpíná až do dnešních dnů.
Slavná Krabí mlhovina v souhvězdí Býka je pozůstatkem supernovy, která byla na Zemi v roce 1054 pozorována i přes poledne po dobu 23 dní. V noci pak zdobila oblohu po téměř dva roky. Bližší zkoumání odhalilo, že v centru krabí mlhoviny se nachází neutronová hvězda nazvaná Krabí pulsar.
Rychlost jeho rotace je fascinující, kolem své osy se otočí během jediné vteřiny třicetkrát, to znamená že za jedinou sekundu vyšle třicet pulzů záření. Jako ostatní neutronové hvězdy není Krabí pulsar rozměrově žádným gigantem, jeho průměr je odhadován na pouhých 25 kilometrů.

Supernova z roku 1572 v souhvězdí Kasiopeji, na obloze jasnější než Venuše, vešla do dějin tím, že dánský astronom a alchymista Tycho Brahe (1546–1601) na základě jejího sledování sepsal dílo De Nova Stella, tedy Nová hvězda. Název je to však trochu nepřesný, protože výbuch supernovy je spíš poslední hvězdnou křečí…
Zatím poslední supernovou zachycenou v Mléčné dráze je ta z roku 1604 v souhvězdí Hadonoše asi 20 000 světelných let od sluneční soustavy, kterou důkladně popsal během svého pražského pobytu další z astronomických velikánů Jan Kepler (1571–1630).
Se zdokonalováním pozorovacích prostředků však astronomové mohou dohlédnout i mnohem dál, než jsou hranice našeho širšího domova. A tak třeba supernova z roku 1987 ve Velkém Magellanově mračnu podstatně rozšířila naše znalosti o tomto fascinujícím fenoménu.
Zázrak života na Zemi má ve své kronice zapsáno i několik černých kapitol v podobě hromadných vymírání druhů. Mezi podezřelé viníky patří rovněž supernovy. Je jisté, že kdyby k explozi supernovy došlo poblíž naší planety, měli bychom zaděláno na solidní průšvih. I relativně vzdálená supernova, dejme tomu 150 světelných let od nás, by nám velice zkomplikovala život.
Americký fyzik Adrian Melott (*1947) upozorňuje, že modré světlo vyslané z exploze by přinejmenším na měsíc ovlivnilo spánek živých organismů. Podobně jako modré světlo z tabletů či mobilů totiž tlumí produkci spánkového hormonu melatoninu.
To by se samozřejmě dalo víceméně bez potíží přežít. Výbuch supernovy ve vzdálenosti 50 světelných let by však už měl mnohem fatálnější následky.
Tvrdé kosmické záření v podobě gama záblesků, které výbuch supernovy provázejí, by nesmlouvavě zaútočily na DNA živých organismů. A to by už vedlo k mutacím či zhoubným onemocněním. O rozrušení ozónové vrstvy a následném ataku smrtícího vesmírného záření už byla řeč…

Na hranici oněch 150 světelných let od sluneční soustavy se v souhvězdí Pegase pohybuje dvojhvězda IK Pegasi. Je přesně taková, jaká dokáže vytvořit jeden z typů supernov: tvoří ji hvězda hlavní posloupnosti a bílý trpaslík. O zdravý spánek se zatím bát netřeba, pokud se dvojhvězda promění v supernovu, stane se tak nejdříve za miliardu let.
Další hvězdní kandidáti na to, aby vešli do astronomických učebnic jako supernovy, se nacházejí dále. 250 světelných let od nás září nejjasnější hvězda souhvězdí Panny Spica. Kakkab v souhvězdí Vlka je hvězdným obrem, který má rovněž našlápnuto k tomu, aby se jednoho dne přeměnil v supernovu.
Již trochu dále od sluneční soustavy se nacházejí dva veleobři, kteří svou hvězdnou kariéru jako supernovy bezesporu ukončí. Šest set světelných let vzdálený Antares v souhvězdí Štíra je červeným veleobrem asi 750krát větším než Slunce. Hvězda je stará 123 milionů let, takže se pomalu na své velkolepé představení chystá.
Na kahánku má pak stejně vzdálená hvězda Betelgeuse v souhvězdí Orion. Její velikost je taková, že i ze Země lze pouhým okem pozorovat její červený odstín. Umístěna do centra sluneční soustavy by její okraj dosahoval až k oběžné dráze Jupiteru.
Avšak ani tohoto obra se není nutné obávat. I když vybuchne, jeho rotační osa je taková, že i kdyby tato hvězda vyslala sebevětší dávku záření, letící svazek by Zemi minul. Každopádně je osud Betelgeuse zpečetěn a je již jen otázkou času, kdy část souhvězdí Orion bude viditelná na Zemi i za bílého dne.

 

Rubriky:  Astronomie Vesmír
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Na kus řeči o vesmíru s Petrem Kapounem

Na kus řeči o vesmíru s Petrem...

O práci, české stopě ve vesmíru, ale i o výročí mise Apollo 11 a...
OBRAZEM: Velký skok pro lidstvo…

OBRAZEM: Velký skok pro...

„Věřím, že tento národ si může vytyčit za cíl přistání člověka na Měsíci a...
Hajabusa 2 podruhé dosedla na asteroid

Hajabusa 2 podruhé dosedla na...

Podruhé za svou pouť dosedla japonská sonda Hajabusa 2 na povrch asteroidu Ryugu....
Apollo 11 po 50 letech opět odstartuje, tentokrát z Prahy

Apollo 11 po 50 letech opět...

Po padesáti letech od prvního letu na měsíc odstartuje Apollo 11 znovu,...
Naznačují řasy na hábitech andských kajícníků život mimo planetu Zemi?

Naznačují řasy na hábitech andských...

Sněžné řasy, nalezené v drsných podmínkách vysoko v chilských Andách, opět...
Další česká družice zamíří na oběžnou dráhu

Další česká družice zamíří na...

V pátek odstartuje z kosmodromu Vostočnyj raketa Sojuz 2-1b. Na první...
Galaxie bez temné hmoty? 

Galaxie bez temné hmoty? 

V minulém roce astronomové objevili galaxii NGC1052-DF2, jež zpočátku nevykazovala...
Growing Beyond Earth: NASA vyhlásila soutěž o nejlepší vesmírnou zahrádku

Growing Beyond Earth: NASA vyhlásila...

Spolu s plány o možném osidlování vesmíru je třeba myslet i na problematiku v...
Dron, který bude zkoumat Titan

Dron, který bude zkoumat Titan

V roce 2026 by se na osmiletou cestu měla vydat sonda NASA, jejímž...
Návrat na Měsíc: Kdo bude první?

Návrat na Měsíc: Kdo bude první?

Už v následujícím desetiletí by se lidé měli vrátit na Měsíc. Americký...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Všechny krásy Říma

Všechny krásy Říma

Do hlavního města Itálie se dá jet kdykoli. Užasnete pokaždé, když...
Projeďte Benešov vláčkem! Doveze vás až na Konopiště

Projeďte Benešov vláčkem! Doveze...

Městský turistický ekovláček můžeme využít v turistické sezoně od dubna do...
Český kras: Kraj posetý skalami

Český kras: Kraj posetý skalami

Chráněná krajinná oblast založená roku 1972 se rozkládá mezi Radotínem a...
Hornický skanzen Mayrau: Vinařice u Kladna

Hornický skanzen Mayrau:...

Ve Vinařicích u Kladna můžeme navštívit jedinečnou technickou památku –...
Empírová Kačina: Bílý dům Česka

Empírová Kačina: Bílý dům Česka

Majestátní zámek ve tvaru otevřené podkovy, nazývaný mimo jiné také „český Bílý...
Cyklotrasa: Ze Stromovky do Roztok

Cyklotrasa: Ze Stromovky do Roztok

Tato cyklotrasa nabízí nádherné výhledy do krajiny a vesměs klidnou cestu bez...
Podzemí Benešova: EXPERIMENTA nezklame

Podzemí Benešova: EXPERIMENTA...

Jako návštěvníci Benešova můžeme zamířit do podzemní! Nově zpřístupněné...
Pivní lázně v Česku: Kde se pivo vaří

Pivní lázně v Česku: Kde se pivo...

Tam se dobře daří! Máte-li rádi zlatavý mok, dopřejte si relax v pivních lázních!...
Pro děti: Botanicus Ostrá s vůní bylinek

Pro děti: Botanicus Ostrá s vůní...

Středověká vesnička (mezi Lysou nad Labem a Nymburkem), založená roku 1999, postavená...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.