Наднова́ () — зоря, що вибухає й через це раптово й дуже сильно збільшує свою яскравість. Наднова виникає на останніх стадіях еволюції масивної зорі або коли білий карлик запускає ядерний синтез. Зоря-прародитель наднової або колапсує в нейтронну зорю чи чорну діру, або повністю руйнується, утворюючи дифузну туманність. Максимальна оптична світність наднової зорі може бути порівнянна з оптичною світністю цілої галактики й може перебувати на такому високому рівні протягом кількох тижнів або місяців, після чого зоря поступово згасає.
Останньою надновою, яку безпосередньо спостерігали в Чумацькому Шляху, була Наднова Кеплера в 1604 році. Незадовго перед тим спостерігали Наднову Тихо 1572 року. Обидві зорі було видно неозброєним оком. Були знайдені залишки пізніших наднових, які не було видно під час вибуху через міжзоряне поглинання. Дослідження наднових в інших галактиках указують, що вони мають вибухати в Чумацькому Шляху в середньому приблизно три рази на століття. Наднову в Чумацькому Шляху майже напевно можна було б спостерігати за допомогою сучасних астрономічних телескопів. Найновішою надновою, яку можна було побачити неозброєним оком, була SN 1987A, яка була вибухом блакитного надгіганта у Великій Магеллановій Хмарі, галактиці-супутнику Чумацького Шляху.
Теоретичні дослідження показують, що більшість наднових вибухає за одним із двох основних механізмів: або в результаті спалаху ядерного синтезу в білому карлику, або в результаті гравітаційного колапсу ядра масивної зорі.
Під час спалаху білого карлика його температура підвищується настільки, що запускається ядерний синтез, який повністю руйнує зорю. Можливими причинами є накопичення матеріалу через акрецію від зорі-компаньйона у подвійній системі або ж злиття зір. У разі вибуху масивної зорі її ядро зазнає раптового колапсу, коли воно вже не здатне виробляти в ході термоядерного синтезу достатньо енергії для протидії власній гравітації. Це неминуче трапляється, коли в зорі починається ядерне горіння заліза, але може трапитись і на більш ранній стадії нуклеосинтезу.
Наднові можуть викидати кілька сонячних мас речовини зі швидкістю до кількох відсотків швидкості світла. Це створює ударну хвилю, що розширюється, у навколишнє міжзоряне середовище, змітаючи міжзоряні газ і пил та утворюючи оболонку, що розширюється з часом та спостерігається як залишок наднової. Наднові є основним джерелом елементів від кисню до рубідію в міжзоряному середовищі. Ударні хвилі наднових можуть викликати утворення нових зір. Наднові є основним джерелом космічних променів. Вони також можуть створювати гравітаційні хвилі.
Етимологія Слово «наднова» було утворене додаванням префікса «над-» до слова «нова» — назви іншого типу зір, які теж раптово збільшують яскравість, але набагато слабше. Слово «наднова» (supernova) придумали Вальтер Бааде та Фріц Цвіккі, які почали використовувати його в лекціях з астрофізики в 1931 році. Його перше вживання в журнальній статті відбулося наступного року в публікації Кнута Лундмарка, який, можливо, придумав його незалежно.
Історія спостережень Стадія наднової триває лише кілька місяців або років, що робить її дуже короткою в масштабах усього життя зорі. Лише невелика частка усіх зір здатна утворювати наднову: лише зорі найбільших мас та зорі в рідкісних видах подвійних зоряних систем із принаймні одним білим карликом. Однак завдяки великій кількості зір у нашій Галактиці давнім астрономам удавалося спостерігати наднові кожні кілька століть. Реальна частота наднових у Галактиці має бути ще більшою, але велику частку наднових, приховану від нас поглинанням світла в міжзоряному середовищі, неможливо було спостерігати неозброєним оком, без сучасних астрономічних інструментів.
Ранні відкриття Найдавніша можлива задокументована людством наднова, відома як HB9, зображена в наскельній різьбі невідомого доісторичного народу Індійського субконтиненту в регіоні Бурзахама в Кашмірі та датується р. до н. е. Пізніше китайські астрономи задокументували SN 185 у 185 році нашої ери. Найяскравішою зареєстрованою надновою була SN 1006, яка спостерігалася в 1006 році нашої ери в сузір'ї Вовка. Цю подію описали спостерігачі в Китаї, Японії, Іраку, Єгипті та Європі. Також у багатьох країнах задокументували наднову SN 1054, яка породила Крабоподібну туманність.
Наднові SN 1572 і SN 1604, останні наднові Чумацького Шляху, які спостерігали неозброєним оком, мали значний вплив на розвиток астрономії в Європі, оскільки вони використовувалися як аргумент проти ідеї Арістотеля про незмінність Всесвіту за межами орбіти Місяця. Тихо Браге спостерігав SN 1572 у Кассіопеї і опублікував про неї трактат. Йоганн Кеплер почав спостерігати SN 1604 на піку її яскравості 17 жовтня 1604 року і продовжував оцінювати її яскравість, поки рік по тому вона не перестала бути видимою неозброєним оком.
Непрямими методами визначено, що Кассіопея А спалахнула як наднова приблизно в 1680 році, наймолодша відома наднова в нашій галактиці, G1.9+0.3, — наприкінці XIX століття. Жодна з них не спостерігалася як наднова у свій час. У випадку G1.9+0.3 високе міжзоряне поглинання від пилу вздовж площини галактичного диска могло настільки зменшити яскравість наднової, що вона залишилася непоміченою тогочасними астрономами. Ситуація з Кассіопеєю А менш ясна: було виявлено інфрачервоне відлуння, яке показує, що зоря не перебуває в регіоні особливо високого поглинання. +Історичні наднові в Місцевій групіРікМісцеМаксимальна видима яскравістьНадійність ідентифікації наднової185Сузір'я Центавра−6mМожлива наднова, могла бути кометою386Сузір'я Стрільця +1,5mНевідомо, наднова чи нова393Сузір'я Скорпіона−3mМожлива наднова1006Сузір'я Вовка−7,5 ± 0,4mТочна: залишок відомий1054Сузір'я Тельця−6mТочна: залишок і пульсар відомі1181Сузір'я Кассіопеї−2mІмовірна наднова типу Iax, асоційована із залишком Pa301572Сузір'я Кассіопеї−4mТочна: залишок відомий1604Сузір'я Змієносця−2mТочна: залишок відомий1680?Сузір'я Кассіопеї +6mЗалишок відомий, невідомо, чи спостерігалась наднова1800–1900Сузір'я Стрільця ?mЗалишок відомий, але не спостерігалась1885Галактика Андромеди +6mТочна1987Велика Магелланова Хмара +3mТочна
Телескопічні дослідження З розвитком телескопів стали можливі спостереження та відкриття слабших і віддалених наднових. Перше таке спостереження відбулося для SN 1885A в галактиці Андромеди. Друга наднова, SN 1895B, була відкрита в NGC 5253 десятиліття пізніше. У 1920-х роках наднові продовжували вважатися окремим типом нових. Їх називали по-різному: «нові зорі вищого класу», «гауптнові», «гігантські нові». Уважається, що назву «наднові» придумали Вальтер Бааде та Фріц Цвіккі на лекціях у Каліфорнійському технологічному інституті в 1931 році. Термін «супернова» (super-Novae) вживався в журнальній статті, опублікованій Кнутом Лундмарком у 1933 році та в статті 1934 року Бааде та Цвіккі, але до 1938 року дефіс зник і слово стало вживатися в сучасному вигляді.
Починаючи з 1941 року американські астрономи Рудольф Мінковський і Фріц Цвіккі розробили сучасну схему класифікації наднових. У 1960-х роках астрономи виявили, що максимальна інтенсивність спалахів наднових може бути використана як стандартні свічки для вимірювання астрономічних відстаней. Деякі з найвіддаленіших наднових, що спостерігалися в 2003 році, виявилися тьмянішими, ніж очікувалося, що свідчило про прискорення розширення Всесвіту. Були розроблені методи реконструкції подій, пов'язаних зі спалахами наднових, про спостереження яких немає письмових свідчень. Дата вибуху наднової Кассіопеї А була визначена за світловим відбиттям від туманності, тоді як вік залишку наднової RX J0852.0-4622 був оцінений вимірюванням температури й гамма-випромінювання від радіоактивного розпаду титану-44.
Найяскравішою надновою з будь-коли зареєстрованих є ASASSN-15lh, розташована на відстані 3,82 світлових гігароків. Вона була виявлена в червні 2015 року і досягла піку в , що вдвічі перевищує болометричну світність будь-якої іншої відомої наднової. Природа цієї наднової обговорюється, і було запропоновано кілька альтернативних пояснень цієї події, наприклад, припливне руйнування зорі чорною дірою.
Наднову SN 2013fs зареєстровано через три години після початку вибуху 6 жовтня 2013 року за допомогою Intermediate Palomar Transient Factory. Це одна з найраніших зареєстрованих фаз наднової і найраніша, для якої були отримані спектри, — усього шість годин після фактичного вибуху. Зоря розташована в спіральній галактиці NGC 7610 за 160 мільйонів світлових років від нас у сузір'ї Пегаса.
Космічний телескоп Джеймса Вебба значно покращив наше розуміння наднових зір, визначивши близько 80 нових випадків за допомогою програми JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Це дослідження дало найвіддаленішу спектрально підтверджену наднову з червоним зміщенням 3,6, вибух якої стався, коли Всесвіту було лише 1,8 мільярда років. Ці відкриття допомагають краще зрозуміти зоряну еволюцію в ранньому Всесвіті.
Спостережні програми
Оскільки наднові є відносно рідкісним явищем, що відбувається в Чумацькому Шляху приблизно три рази на століття, отримання хорошої вибірки наднових зір для вивчення потребує регулярного моніторингу багатьох галактик. Сьогодні астрономи-любителі й професійні астрономи знаходять кілька сотень наднових щороку, деякі з них поблизу максимальної яскравості, інші — на старих астрономічних фотографіях. Наднові зорі в інших галактиках неможливо передбачити, і їх виявляють уже в ході вибуху. Щоб використовувати наднові як стандартні свічки для вимірювання відстані, необхідно спостерігати їхню пікову світність. Тому важливо виявити їх задовго до того, як вони досягнуть максимуму яскравості. Астрономи-любителі, які значно перевищують за чисельністю професійних астрономів, відіграли важливу роль у пошуку наднових, як правило, шляхом огляду найближчих галактик в оптичні телескопи й порівняння їх з попередніми фотографіями.
(SuperNova Early Warning System, SNEWS) використовує мережу нейтринних детекторів для раннього попередження про наднові в Чумацькому Шляху. Нейтрино у великих кількостях утворюються надновими і майже не поглинаються міжзоряним газом і пилом.
Наднові з високим червоним зміщенням зазвичай досліджуються за кривими блиску й використовуються як стандартні свічки для уточнення космологічної моделі Всесвіту. Наднові з низькими червоними зміщеннями також вивчаються методами спектроскопії, і їхнє дослідження допомагає уточнити закон Габбла на малих відстанях.
Оскільки програми досліджень швидко збільшують кількість виявлених наднових, були зібрані колекції спостережень (криві блиску, спостереження до вибуху, спектроскопія, астрометрія). Наприклад, база даних Pantheon станом на 2021 рік містила 1701 криву блиску для 1550 наднових, взяту з 18 різних досліджень.
Система позначень
Про відкриття наднових повідомляється в Центральне бюро астрономічних телеграм Міжнародного астрономічного союзу, яке розсилає циркуляр із назвою, присвоєною цій надновій. Назва складається з префікса SN (від ), після якого йде рік відкриття, а потім суфікс із позначенням з однієї або кількох букв. Перші 26 наднових зір року позначаються великою літерою від A до Z. Далі використовуються пари малих літер: aa, ab і так далі. Тому, наприклад, SN 2003C позначає третю наднову, відкриту 2003 року. Остання наднова 2005 року, SN 2005nc, була 367-ю (14 (n) × 26 + 3 (c) = 367). У XXI столітті професійні астрономи та астрономи-аматори щороку знаходять кілька сотень наднових (572 у 2007 році, 261 у 2008 році, 390 у 2009 році, 231 у 2013 році).