Před 968 lety byl poprvé pozorován výbuch supernovy. Dal vzniknout Krabí mlhovině

Jak vznikají supernovy?

Supernova může vzniknout se dvou typů hvězd – buď z tzv. bílého trpaslíka, nebo z obrovské hvězdy. V prvním případě bílý trpaslík absorbuje hmotu z okolí. Ve chvíli, kdy dosáhne tzv. Chandrasekharovy meze, vybuchne. V druhém případě hvězda postupně vyčerpá palivo nutné k termonukleárním reakcím a zhroutí se do sebe. Postupně dosáhne tak vysoké teploty, že exploduje.

Skutečnost, že se v centru Krabí mlhoviny nachází pulsar, napovídá, že supernova pozorovaná na jaře roku 1054 musela vzniknout z obrovské hvězdy. Bílý trpaslík totiž pulsary nevytváří.

Teoretické modely, které popisují výbuchy supernov, naznačují, že původní hvězda musela mít hmotnost kolem 9–11 M☉. Značka M☉ se používá v astronomii jako jednotka pro vyjádření hmotnosti hvězd a jejich systémů. Naše Slunce je přibližně 330 000krát těžší než Země (jde o 1,9891×1030 kg). Hmotnosti hvězd se pohybují na škále od 0,05 M⊙ (tzv. hnědí trpaslíci) až do asi 150 M☉ (veleobři). Obecně se předpokládá, že hvězdy s hmotností menší než 8 M☉ jsou příliš malé na to, aby daly vzniknout supernově, a vzniká z nich nejspíš planetární mlhovina. Předpokládá se také, že pokud by byla původní hvězda těžší než 12 M☉, vznikla by pravděpodobně mlhovina s jiným chemickým složením, než má Krabí mlhovina.

Za jménem mlhoviny stojí náčrtek z 19. století

Krabí mlhovina s označením M1, NGC 1952 nebo, chcete-li, Taurus A, patří mezi tzv. emisní mlhoviny a nachází se v souhvězdí Býka. Jedná se o historicky vůbec první astronomický objekt, jehož vznik je spojován s výbuchem supernovy v tomto případě označované SN 1054.

Z historických pramenů vyplývá, že se zmíněná supernova na obloze objevila někdy během dubna nebo května roku 1054. Dochované záznamy o pozorování od čínských a arabských hvězdářů pocházejí právě z počátku července, kdy podle všeho dosáhla jasnosti mezi -7,5 až 4,5 hvězdné velikosti, a byla tak po Měsíci nejjasnějším denním objektem na obloze a po následující dva roky byla nejspíš pozorovatelná pouhým okem.

Pojem „hvězdná velikost“ nebo, chcete-li, třeba „zdánlivá magnituda“ označovaná symboly „mag“ nebo „m“ je fotometrická jednotka používaná v astronomii. Obecně se dá říct, že udává jasnost objektu na obloze. Její hodnota může být určena buď subjektivně pozorováním, nebo přesněji přístrojovým měřením.

Krabí mlhovina byla poprvé pozorována Johnem Bevisem v roce 1731. Nezávisle na Bevisovi ji znovu objevil o 27 let později Charles Messier. Ten ji však popsal jako jasnou kometu, kterou dokonce umístil na první místo ve svém katalogu. Jméno Krabí mlhovině dal až William Parsons, který si při svém pozorování ve čtyřicátých letech 19. století na hradě Birr udělal náčrtek, který mu připomínal kraba a podle něho mlhovinu i pojmenoval.

Na začátku 20. století bylo díky analýze předchozích pozorování zjištěno, že se Krabí mlhovina stále zvětšuje. Navíc vydává rentgenové a gama záření o energii vyšší než 30 keV, a je tak největším dlouhodobým zdrojem energie na obloze. Vzdálenost od Země je přibližně 6500 světelných let a na délku měří přibližně 11 světelných let.

Fyzikální vlastnosti a další zajímavosti

Při pozorování v barevném spektru se Krabí mlhovina jeví jako oválné těleso a předpokládá se, že ve třech rozměrech má tvar protáhlého sféroidu. Pozorovatelná vlákna jsou pozůstatkem atmosféry předchozí hvězdy. Skládají se nejen z ionizovaného helia a vodíku, ale také z uhlíku, kyslíku, dusíku, železa, neonu a síry. Teplota těchto vláken je z hlediska běžných podmínek na Zemi jen těžko uvěřitelná a odhaduje se mezi 11 000 až 18 000 Kelviny, což odpovídá rozpětí 10726,85 °C–17726,85 °C.

V centru mlhoviny můžeme pozorovat rotující neutronovou hvězdu Krabí pulsar s průměrem přibližně 28–30 km, která vysílá pulsy záření ve frekvenci od gama záření až po rádiové vlny 30,2krát za sekundu. Uvnitř mlhoviny pozorujeme modrou oblast. V roce 1953 vyslovil Josif Šklovskij teorii, která předpokládá, že tato oblast vzniká synchrotronovým zářením, které způsobují zakřivené dráhy elektronů, jejichž rychlost pohybu se blíží asi polovině rychlosti světla. Následné pozorování v 60. letech minulého století tuto teorii potvrdilo a navíc prokázalo, že zakřivení dráhy je způsobeno magnetickým polem vydávaným neutronovou hvězdou ve středu mlhoviny.

V centru Krabí mlhoviny totiž najdeme dvě nejasné hvězdy, z nichž jedna svým výbuchem pozorovaným v roce 1054 má na svědomí její vznik. S tímto objevem přišel v roce 1942 Rudolph Minkowski, který si všiml, že má velmi neobvyklé barevné spektrum. Během dalších výzkumů se nejprve zjistilo, že je silným zdrojem rádiového a rentgenového záření. Aby té výjimečnosti nebylo málo, zjistilo se, že je hvězda jedním z nejzářivějších objektů na obloze v oblasti gama záření. V roce 1968 bylo také potvrzeno, že hvězda vydává záření v rychlých pulzech a jedná se tak o jeden z prvních objevených pulzarů.

Historicky první pulzar byl objevený v roce 1967 a pro vědce byl z počátku velkou záhadou spojenou s celou řadou neuvěřitelných teorií a domněnek. Pulzary vydávají v krátkých pulzech silné elektromagnetické záření. Vědci zpočátku dokonce uvažovali tom, že by se mohlo jednat o vysílání nějaké vyspělé mimozemské civilizace. Díky objevu pulsaru uprostřed Krabí mlhoviny a jeho dalším pozorováním získali vědci jasný důkaz o tom, že tento typ hvězdy vzniká výbuchem supernovy.

Vlastní Krabí pulsar je v podstatě „prcek“ a má v průměru jen 28–30 km. Postupně dochází ke zpomalování jeho rotace. Uvolňuje se tak ohromné množství energie, která umožňuje vyzařování synchronní radiace celou Krabí mlhovinou. Její celkový zářivý efekt je přibližně 75 000krát větší, než je u Slunce. Výkon pulsaru je tak veliký, že změny uprostřed mlhoviny můžeme pozorovat v horizontu dnů.