A kozmikus távolságmérés egyik fontos eszköze az Ia típusú szupernóvák vizsgálata. Ezek olyan kettős csillagrendszerekben előforduló törpecsillagok, amelyek felfúvódott társukról folyamatosan anyagot fogadnak be. Viszonylag jól meghatározható határ, az ún. Chandrasekhar-határ (kb. 1,4 naptömeg) elérésekor a csillag összeroppan, és Ia típusú szupernóvaként ragyog fel. Mivel a robbanás során egyforma tömegű csillagok pusztulnak el, így a kibocsátott sugárzás mennyisége is igen hasonló. Ennek következtében az elméletileg számítható és a megfigyelt fényesség alapján következtetni lehet az objektum távolságára. Ezekkel a hagyományos módszerekkel, azaz a szupernóva színképével és a fényváltozás lefutásával (azaz annak megállapításával, mennyi ideig tart a maximális fényesség elérése és az ezt követő halványodás), tipikusan 8-10 százalékos hibával lehetséges a távolságmeghatározás – a hibát a szupernóvák egyéni fizikai jellemzői és nem utolsó sorban a Föld és a robbanó csillag közötti anyag fényelnyelése is okozza.
Fantáziarajz egy Ia típusú szupernóvaként robbanó csillag környezetéről. Balra: a rendszer a robbanás előtt (látható a felfúvódott, anyagot átadó óriáscsillag). Jobbra: 20 nappal a robbanás után a tűzgömb mérete többszörösen meghaladja az egykori kettőscsillag távolságát.
Egy nemzetközi kutatócsoportnak azonban sikerült egy új eljárást találnia, amely révén a szupernóvák távolsága ennél jóval pontosabban, akár 6%-nál is kisebb hibával határozható meg. A csoport a Nearby Supernova Factory (SNfactory, kb. Közeli Szupernóva-Gyár) adatait használta fel. Az SNfactory a szupernóvák utáni kutatás során első lépésként a Yale University által üzemeltetett nagylátószögű CCD kamerákkal kutat lehetséges, Ia típusú szupernóva-jelöltek után. Az esélyes jelöltekről ezután az University of Hawaii 2,2 méteres, Mauna Kean levő távcsövével vesznek fel részletes színképeket. A színképek előállításában a SNIFS (SuperNova Integral Field Spectrograph) nevű műszer dolgozik. A színképek elemzésékor dől el, hogy a jelölt valóban Ia típusú szupernóva-e. A munkában nagy előrelépést jelent a SNIFS műszer, mivel ez lényegében az összes beérkező fényt hasznosítja, míg a résspektrométerekkel vagy hagyományos szűrőkkel való munka során a fény jelentős része kárba vész.
A pontos spektrumok és az SNfactory adatbázisában fellelhető nagy számú, közel 2500 tételből álló adatsor alapján lehetővé vált a spektrumadatok statisztikai módszerekkel való vizsgálata. Ennek során Stephen Bailey (Laboratory of Nuclear and High-Energy Physics) összesen 58 Ia típusú szupernóva színképét vizsgálta meg. A kiválasztás során gondot fordítottak rá, hogy a kiválasztott objektumok vöröseltolódási értékei pontosan ismertek legyenek.
Az eredmények szerint a szupernóvák spektrumában több olyan hullámhossz-pár is található, amelyekben a sugárzás erősségének aránya a szupernóva abszolút fényességére, ezen keresztül pedig távolságára utal. Az arányok a jelek szerint nem változnak sem a szupernóva korával, sem a fémességével (azaz a csillagban levő, héliumnál nehezebb elemek arányával), sem a szülőgalaxis típusával, sem a szupernóva és a Föld között levő anyagfelhők általi fényelnyeléssel. A legjobban használható pár a spektrum vörös-narancssárga részén levő 642 nanométeres hullámhossz, valamint a kékes-lilás színű 443 nanométeres sugárzás.
A kutatók a távolságadatok pontosítása érdekében természetesen eddig is igyekeztek egyéb különleges jellemzők után kutatni. Ennek során azonban olyan tulajdonságokat kerestek, amelyek ismert fizikai jellemzőkre alapultak, például a szilícium vagy a kén egyes vonalainak elemzésére. Ezzel szemben a mostani, statisztikai módszerekkel felfedezett jelenség mögött egyelőre nincs ismert fizikai magyarázat. Ez pedig pontosan egy olyan eredmény, amelyek eléréséért az SNfactory adatbázisát létrehozták. Igen valószínű, hogy a spektrumadatokban még sok, eleddig ismeretlen jelenség is lappang, amelyeket későbbi kutatások hozhatnak napvilágra.
Az újonnan felfedezett korreláció akár az egész Univerzumra érvényes, kozmológiai jelentőséggel is bírhat, hiszen a gyorsuló tágulást is szupernóvák vöröseltolódás-távolság adatai alapján fedezték fel bő egy évtizede.
Forrás: Astronomy.com, 2009. május 19.
