A csillagok lényegében hatalmas fúziós erőművek. Az évmilliókig-évmilliárdokig működő csillagok életük nagy részében egyensúlyban vannak. Bár a tömegvonzás igyekszik a csillag teljes anyagát egyetlen pontba összehúzni, a magban zajló fúziós folyamatok révén termelődő energia kifelé igyekszik, így tartva ellent a gravitációs vonzásnak. Napunk egy viszonylag kis tömegű csillag, amelyben jelenleg hidrogén fúziója szolgáltatja az energiát. Ennek kifogytával, egy rövid, héliumot felhasználó fúziós korszak után saját központi csillagunk vörös óriás fázisát elhagyva, évmilliárdok alatt kihűlő fehér törpeként végzi életét.
A nagyobb tömegű csillagok halála ennél jóval viharosabb esemény. A 10-100 naptömegnyi csillagokban a fúziós folyamatokban egyre magasabb rendszámú elemek termelése zajlik egészen addig, amíg a csillag szinte teljes magja vasatomokká nem alakul. A vasatomok fúziójához immár energia befektetésére volna szükség, így ebben a korszakban a belső energiatermelés hirtelen félbeszakad. A túlsúlyba kerülő gravitáció hatására a csillag külső rétegeinek anyaga befelé zuhan. Elérve a magot, a szupernóva-robbanás során a külső rétegek ledobódnak a csillagról, míg maga a centrum – a csillag tömegétől, így a robbanás hevességétől függően – neutroncsillaggá vagy fekete lyukká alakul át.
Vajon mi történik, ha egy igazán óriási, akár több száz naptömegnyi csillag robban fel? Ezekben a gigászokban egészen másfajta egyensúly alakul ki, mint kisebb tömegű társaikban. Az elméletek szerint a magban termelődő, és kifelé haladó fotonok olyan nagy energiájúak, hogy általuk elemi részecskepárok, elektronok és pozitronok keletkeznek, így ebben a folyamatban a csillag energiatermelése arra fordítódik, hogy tömeggel nem rendelkező fotonokból tömeggel bíró elemi részecskék jöjjenek létre. Ezen óriások esetében a csillag összeroppanásakor azonban a külső rétegek nem szinte tisztán vasból álló magra zuhannak, hanem jóval könnyebb oxigénatomokból álló magra. Ez a forró, összepréselt oxigénmag ennek hatására elszabadult termonukleáris reakció során rendkívül hevesen robban fel, amely szinte teljesen elpusztítja a csillag magját.
A Kepler-féle szupernóva maradványa. A valaha a struktúra középpontjánál élt csillag által a robbanásban ledobott anyag ma is táguló burkot alkot (Forrás: NASA)
Ugyan már több évvel ezelőtt sikerült megalkotni ezen folyamatokat leíró elméletet, de eleddig egyetlen ilyen objektumot sem sikerült megfigyelni. Nemrégiben az izraeli tudósok vezette, német, angol, kínai és amerikai kutatókból álló csoport az SN 2007bi jelű szupernóvát vizsgálta meg, amely egy távoli törpegalaxisban robbant fel. A vizsgálatok során úgy találták, hogy a megfigyelt objektum kitűnően beleillik a fenti modelbe. Az adatok elemzése során a kutatók arra jutottak, hogy a csillag tömege akár 200 naptömeg is lehetett. Egy ilyen hatalmas tömegű csillag megfigyelése azért is érdekes, mert az Univerzum általunk belátható részében a megfigyelések és elméletek szerint is körülbelül 150 naptömeg a csillagok tömegének felső határa, sőt, egyes kutatók szerint a csillagok méretének is van felső határa. Az SN 2007bi viszont megerősíti, hogy az ilyen roppant tömegű csillagok bár rendkívül ritkák, mégiscsak léteznek; sőt, ennél jóval nagyobb, akár 1000 naptömegű csillagok is élhettek az Univerzum életének korai szakaszában.
A felrobbanó csillagóriást egy apró törpegalaxisban sikerült észlelni. Ennek a rendszernek a mérete alig százada saját Tejútrendszerünk méretének. A kutatók szerint az ilyen törpegalaxisok lehetnek a hasonló óriáscsillagok lakóhelyei, amelyekben eddig ismeretlen hatások teszik lehetővé az eddigi határnak tartott 150 naptömegnyi anyag átlépését.
A megfigyelt szupernóva és hasonló óriáscsillagok jövőbeli vizsgálata bepillantást enged a hatalmas csillagok robbanási folyamataiba és segíthet megérteni, hogyan járultak hozzá az Univerzum jelenlegi anyagi összetételének kialakításához. A régmúltban élt szupernóvák elengedhetetlenül fontosak voltak ugyanis a nehezebb elemek előállításában, és azoknak a kozmikus környezetbe juttatásában. Ezekből a „beszennyezett” kozmikus felhőkből alakulhattak ki később – az esetleg élet hordozására is alkalmas – bolygórendszerek. Érdekesség például, hogy a most megfigyelt szupernóva-robbanás során a megsemmisülő, közel 100 naptömegnyi csillagmagból a kutatók szerint többek között közel 5 naptömegnyi(!) 56-os tömegszámú nikkel keletkezett.
Forrás: ScienceDaily, 2009. december 4.