1572-ben Tycho Brahe dán csillagász egyike volt azoknak, akik felfigyeltek egy új, fényes égitestre a Cassiopeia csillagképben. Olajat öntve a Kopernikusz által fellobbantott tűzre, Tycho rámutatott, hogy az „új csillag” messze a Holdon túl jelent meg, és hogy az állócsillagok világa is képes változni.
A csillagászok ma már tudják, hogy az új csillag egyáltalán nem is volt új. Igazából egy meglévő csillag szupernóvává válását, egy fényes robbanást figyeltek meg. Egy ilyen esemény akár egy galaxis fényességét is túlragyoghatja. A vendégcsillag egy Ia típusú szupernóva-robbanás volt, ami jelen ismereteink szerint kétféle esetben fordulhat elő: vagy anyag áramlik át egy fehér törpére egy normál társcsillagról, amíg a folyamat heves robbanást nem vált ki; vagy pedig két fehér törpecsillag alkot egy párt, amelynek tagjai idővel összeolvadnak, szintén kataklizmikus robbanást eredményezve. A felrobbanó objektum(ok) megsemmisül(nek), a csillaganyag pedig egy, nagyon nagy sebességgel (több ezer km/s!) táguló gázhéj formájában az űrbe távozik.
A szupernóva-maradványok többségéhez hasonlóan a Tycho-féle szupernóva-maradvány is erős röntgensugárzást bocsát ki, mert a csillagrobbanás keltette lökéshullámok – amelyek egy szuperszonikus repülőgép hangrobbanásához hasonlíthatóak – több millió fokos hőmérsékletre hevítik a csillagtörmeléket. Két évtizedes működése alatt a NASA Chandra-röntgenobszervatóriuma számos szupernóva-maradványról készített röntgentartományban felvételeket.
A Chandra érdekes mintázatot, fényesebb csomókat és halványabb területeket tárt fel a Tycho-féle szupernóvában. Vajon hogy jöttek létre ezek a csomók a robbanáskor? Maga a robbanás okozta az összecsomósodást, vagy valami más, ami később történt?
A Chandra legújabb felvétele szolgál némi magyarázattal. A képen látható csomóknak és a szupernóva-maradvány háromdimenziós kiterjedésének hangsúlyozására a kutatók két szűk röntgentartományt választottak ki a Földtől távolodó anyag (szilícium, piros színnel) és a Föld felé tartó anyag (szintén szilícium, kék színnel) elkülönítésére. A képen látható többi szín (sárga, zöld, zöldeskék, narancssárga és lila) különböző energiákat, elemeket és mozgási irányokat jelöl. Az új kompozit képhez a Chandra röntgenadatait és a Digitális Égboltfelmérés (DSS) ugyanerről a területről készített optikai felvételét használták fel.
A Chandra képét két különböző számítógépes szimulációval összehasonlítva a kutatók tesztelhették az elméleteiket. Az egyik szimuláció már kezdetben tartalmazta a robbanásból származó összecsomósodott törmeléket. Egy másikban a törmelék egyenletes volt a robbanáskor, de később, ahogy a szupernóva-maradvány fejlődött, és az apró szabálytalanságok megnőttek, megindult a csomósodás.
Ezután statisztikai elemzést végeztek egy olyan módszerrel, amely figyelembe vette a csomók és lyukak számát, illetve méretét. A Chandra képe és a modellek összehasonlításakor a kutatók megfigyelték, hogy a Tycho-féle szupernóva-maradvány leginkább annak a forgatókönyvnek felel meg, amelyben a csomósodások már a robbanáskor létrejönnek. Az okokat még nem tudjuk biztosan, de az egyik lehetőség az, hogy a csillag robbanása egyszerre több ponton indult be, hasonlóan ahhoz, mint amikor különböző helyeken elhelyezett dinamitrudakat egyszerre robbantanak fel.
A csillagrobbanás részletes megértése azért fontos, mert így megbízhatóbbá tehetjük az Ia típusú szupernóvák „standard gyertyákként” való alkalmazását: a kutatók az ismert abszolút fényességű objektumokat távolságmérésre használják. A módszer a világegyetem tágulásának vizsgálatához szükséges. Ezek a szupernóvák olyan, az általunk ismert élethez nélkülözhetetlen elemeket, például vasat és szilíciumot szórnak szét, amelyek beépülnek a csillagok és bolygók következő generációjába.
Az eredményeket közlő tanulmány 2019. július 10-én jelent meg a The Astrophysical Journal című lapban, és online is elérhető. A tanulmány szerzői Toshiki Sato (RIKEN in Saitama, Japán, és NASA Goddard Space Flight Center), John Hughes (Rutgers University), Brian Williams (NASA Goddard Space Flight Center) és Mikio Morii (The Institute of Statistical Mathematics in Tokyo, Japan).
Egy másik kutatócsoport Gilles Ferrand (RIKEN in Saitama, Japán) vezetésével saját háromdimenziós számítógépes modelleket alkotott egy Ia típus szupernóva-maradvány megváltozásáról. A kutatók arra jutottak, hogy a modellezett szupernóva-robbanásban kezdeti aszimmetriának kell lennie ahhoz, hogy a létrejövő szupernóva-maradvány képe megfeleljen a Tycho-féle szupernóva-maradványnak. Ez az eredmény hasonló Sato kutatócsoportjának megállapításaihoz. Ferrand kutatócsoportjának munkája a The Astrophysical Journal című lapban jelent meg 2019. június 1-jén, és online is elérhető.
A Chandra-felvétel nagyítható, nagy felbontású verziója a NASA honlapján tekinthető meg.
Forrás: NASA
