Supernovien tyypit

Supernovatutkijat jakavat supernovat kahteen pääryhmään, tyyppeihin I ja II. Jako tapahtuu supernovan spektrin ja valokäyrän mukaan. Maksimissaan tyypin I supernovan spektrissä vedyn viivat puuttuvat kokonaan. Tyypin II spektrissä vahvat vedyn viivat esiintyvät maksimissa.

Supernova tyyppiä Ia

- esiintyy kaikissa galaksityypeissä
- määrä on todettu pienemmäksi ellipsigalaksissa kuin kierregalaksissa
- kantatähtenä on vanha ja tästä johtuen pienimassainen, kaksoistähtijärjestelmään kuuluva tähti
- reaktiossa ainetta virtaa seuralaistähdestä valkoiseen kääpiöön, jonka massa alkaa kasvaa
- kun massa ylittää 1.44 Auringon massan rajan eli Chandrasekharin rajan, tähti räjähtää supernovana
- tähden ulkokuori räjähtää pois nopeudella 10000 - 15000 km/s
- räjähdyksen seurauksena supernova kirkastuu maksimissaan 10 miljardia kertaa kirkkaammaksi kuin Aurinkomme
- vuonna 1937 Fritz Zwicky havaitsi galaksissa IC 4182 supernovan 1937C,jonka kirkkaus oli 100 kertaa suurempi kuin koko emogalaksin kirkkaus
- supernova 1937C on ensimmäinen supernova, johon Hubble- avaruuskaukoputkella määritettiin luotettava Cepheid- etäisyys
- absoluuttinen magnitudi on noin -19.5
- tyyppi Ia:n supernovat tuottavat noin 0.7 Auringon massaa rautaa emogalaksiin
- tyypin Ia supernovia käytetään mittatikkuna mitattaessa etäisyyttä vieraaseen galaksiin
- etäisyys voidaan mitata supernovan spektrin siliconi- viivoista 15 %:n tarkkuudella (mittaus on tehtävä 5 päivän aikana maksimikirkkaudesta)
- supernovaräjähdyksen seurauksena ei synny neutronitähteä
- supernovatyyppiä on tutkittu tietokonesimuloinnilla, jossa tietokonemalli sisälsi 162 massavyöhykettä
- mallissa supernovan luminositeettihuippu saavutettiin 8 päivää räjähdyksen jälkeen
- spektrissä esiintyy magnesiumia, kalsiumia, silikonia, rautaa, kobolttia ja nikkeliä, mutta ei vetyä, heliumia ja hiiltä
- 15.10.1998 havaittiin 10 metrin Keck II-kaukoputkella supernova Pegasuksen tähtikuvion suunnalla kaukaisessa galaksissa. Supernova 1998eq (Albinoni) oli räjähtänyt melkein 10 miljardia vuotta sitten (punasiirtymä 1.2).

- joulukuussa 2010 havaittiin kaukainen supernova UDS10Wil. Hubble-teleskoopilla on saatu valokuva tästä supernovasta.
Supernova UDS10Wil, lisänimeltä SN Wilson Amerikan presidentin Woodrow Wilsonin mukaan, räjähti 10 miljardia vuotta sitten ja se on tyyppiä Ia.

-toinen tyypin Ia aiheuttaja on kahden valkoisen kääpiön yhteentörmäys, jossa ei havaita röntgensäteilyä (supernova 2014J galaksissa M 82 tammikuussa 2014).

Supernova tyyppiä Ib

- tyypin Ib supernovia on löydetty vain kierregalakseista, joissa niitä on löydetty kierrehaaroista
- supernovia on löydetty H II-alueilta
- tyyppi on suhteellisen harvinainen
- tyyppiä Ib/c esiintyy enemmän emogalaksin ydinalueella kuin tyyppiä II
- kantatähtenä on lyhytikäinen, massiivinen O-tyypin tähti, jonka massa on vähintään 18 Auringon massaa
- toisena kantatähtenä pidetään Wolf-Rayet tähteä, jonka massa on vähintään 30 Auringon massaa
- tyypin Ib magnitudi on suhteessa emogalaksin magnitudiin
- se on 1.5 magnitudia heikompi kuin tyypin Ia magnitudi
- absoluuttinen magnitudi on noin -18.0
- supernovan spektrissä ei ole vetyä
- spektrissä esiintyy vahvat He I-viivat alkuvaiheen spektrissä
- supernova tuottaa rautaa noin 0.3 Auringon massaa emogalaksiin
- räjähdyksen seurauksena syntyy neutronitähti tai musta aukko riippu¬en sisä¬osan massasta
- englantilaistutkijoiden mukaan maapallolla oleva kulta ja platina ovat saattaneet syntyä kahden neutronitähden törmäyksessä niiden luhistuessa mustaksi aukoksi
- happirikas supernovajäännös esiintyy H II-alueella
- esimerkkinä on supernova 199dq galaksissa NGC 3810.

Supernova tyyppiä Ic

- tyyppi on suhteellisen harvinainen
- tyyppi Ic on samanlainen kuin tyyppi Ib, mutta erona on se, että tyypin Ic:n spektrissä esiintyy heikot He I-viivat alkuvaiheen spektrissä
- spektri kertoo sen olevan yhteydessä gammasädepurkaukseen (GRB)
- kantatähtenä pidetään Wolf-Rayet
- esimerkkeinä on supernova  2014L galaksissa M 99.

Supernova tyyppiä II

Supernovatutkijat jakavat tyypin II kahteen ryhmään: II-P (plateau) ja II-L (linear) valokäyrän muodon mukaan.

- tyypin supernovia esiintyy vain Sb- ja Sc- tyypin galakseissa, mutta ei E-tyypin galakseissa
- galakseissa tyyppiä on löydetty H II-alueilta ja niiden OB- assosiaatioista
- tyyppiä II on löydetty enemmän kierrehaaroista kuin tyyppiä Ia
- tyypin II supernovien on arveltu räjähtävän piipunkaltaisten pölyrakenteiden pohjalla erityisesti Sc- galakseissa
- kantatähtenä on lyhytikäinen, suurimassainen B-tyypin tähti, jonka massa on 8-18 Auringon massaa
- tyyppi II- P:n kantatähdellä on arveltu olevan paksun vetykuoren
- absoluuttinen magnitudi on noin -17.8
- tyyppi II:n spektrissä esiintyy runsaasti vetyä
- tyypin maksimikirkkaus on suhteessa emogalaksin absoluuttiseen magnitudiin
- nikkelin isotooppi nikkeli-56 on tärkeä supernovan kirkkauteen vaikuttava aine, joka hajoaa koboltti-56:ksi puoliintumisajan ollessa 7 vuorokautta
- koboltti-56 hajoaa rauta-56:ksi puoliintumisajassa 111 vuorokautta (se on tärkein aine ensimmäisinä kuukausina)
- tyyppi II tuottaa happea emogalaksiin
- supernova 1987A tuotti happea 1.6 Auringon massaa ja rautaa pelkästään 0.07 Auringon massaa
- maksimissaan supernova 1987A:n kirkkaus oli 200 miljoonaa kertaa Auringon kirkkaus
- supernovaräjähdyksen seurauksena syntyy neutronitähti tai musta aukko riippuen sisäosan massasta
- jos sisäosan massa on ns. Oppenheimer-Volkov -massaa pienempi, syntyy tasapainossa oleva neutronitähti
- Oppenheimer-Volkov -massa on noin 1.5 - 2 Auringon massaa
- tätä rajaa suurempi massa luhistuu mustaksi aukoksi 
- mustan aukon massa on yleensä vähintään 5 Auringon massaa
- Oulun ja Turun yliopiston tähtitieteilijät ovat onnistuneet yhdessä meksikolaisen tutkijan ja amerikkalaisen harrastajan kanssa havaitsemaan mustan aukon, jonka massa on vain hieman alle 4 Auringon massaa (SWIFT J1753.5-0127)
- neutronitähtien lähettämän radiosäteilyn avulla on niiden massaksi saatu mitattua 1.4 Auringon massaa. Yhdistettynä painovoima-aallot, teleskooppihavainnot ja ydinfysiikka tämän kokoisen neutronitähden halkaisijaksi on laskettu 22 kilometriä (2018) 
- röntgensäteilyn avulla mitattu massiivisin neutronitähti on massaltaan 2 Auringon massaa (1997), tutkijat ovat saaneet tarkennettua laskelmissaan tulokseksi 2,16 Auringon massaa (2018)
- tulitikkurasiallinen neutronitähteä painaa saman verran kuin kuutiokilometri graniittia
- tyyppi II:n happirikas supernovajäännös esiintyy H II-alueella
- supernova 1979C galaksissa M 100 on tyyppiä II-L
- supernova 2008in galaksissa M 61 on tyyppiä II-P. Kantatähtenä oli punainen jättiläistähti, jonka massaksi on arvioitu 15.5±2.2 Auringon massaa
- tyyppi II:n uskotaan saavan aikaan magnetarin
- Linnunradasta on löydetty magneettisia neutronitähtiä eli magnetareja, joiden massa on noin 1.4 Auringon massaa, pintalämpötila noin 10 miljoonaa astetta ja magneettinen vetovoima tähden pinnalla 150 miljoonaa kertaa Maan gravitaatiovoima.

Supernova tyyppiä IIb

Vuonna 2014 Hubble-teleskoopilla tehdyissä UV-tutkimuksissa on havaittu, että tämä supernovatyyppi syntyy, kun tähti menettää ennen räjähdystään suuren osan vetykuorestaan naapuritähdelle. Tämä jatkaa elämäänsä superkuumana heliumtähtenä.
Supernova 1993J galaksisssa M 81 on tyyppiä IIb.

Jättiläistähden räjähtämistä supernovaksi voisi verrata tapahtumaan, jossa maapallon kokoinen pyöreä kappale kutistuu 15 sekunnissa herneen kokoiseksi Stephen Hawkingin mukaan.

Supernova 2020tlf galaksissa NGC 5731 on ensimmäinen supernova, jonka kehitystä on päästy seuraamaan 130 vuorokautta ennen varsinaisen tähden räjähdystä. Tähti oli punainen jättiläistähti kooltaan 10-12 Auringon massaa (The Astrophysical Journal Volume 924 Number 1, 2022 January 1). Supernova tyyppiä IIn löydettiin 16.9.2020.

Hypernova

- kantatähtenä on kooltaan 80 - 100 Auringon massainen tähti, joka luhistuu mustaksi aukoksi
- erittäin massiivisen tähden räjähdys on 10 - 100 kertaa supernovaa voimakkaampi
- räjähdyksessä syntyy voimakas gammapurkaus, joka voi näkyä miljardien valovuosien päästä
- esimerkki hypernovasta on SN 2006gy.

Animaatio hypernovasta Vy Canis Majoris