Egy csillag halála egyenes közvetítésben

1003

A szupernóva-robbanások a legnagyobb energiát felszabadító események közé tartoznak a Világegyetemben, ezért még óriási távolságból is jól megfigyelhetők. A robbanást magát azonban eddig még senki nem látta, ugyanis a felfedezéskor az objektum már túl van ezen az egyébként nagyon rövid ideig tartó fázison, s a megfigyelők csak a környező térrész és a robbanás által ledobott anyag kölcsönhatásának eredményét észlelhették. Ez a folyamat egy néhány hétig tartó kifényesedésből, ún. felszálló ágból, majd a maximális fényesség elérése után egy több hónapig tartó elhalványodásból, a leszálló ágból áll. A robbanás maga tehát mindezideig rejtve maradt a kutatók előtt, pedig észlelése rendkívül fontos lenne a fizikai részletek alaposabb megismeréséhez. Ehhez azonban tudni kellene, hogy a robbanás hol, az égbolt mely területén, mely galaxisában fog bekövetkezni. Ennek a valószínűsége azonban nyilván nullához nagyon közeli, bár nem lehetetlen.

A felső, röntgen- és ultraibolya tartományban készült képeken csak az SN 2007uy szupernóva látható az NGC 2770 galaxisban. A két nappal később készült felvételeket már az SN 2008D dominálja, melynek az előző képpáron még semmilyen nyoma nem észlelhető.
[Soderberg és tsai]

2008. január 9-én a gyakorlatilag nulla valószínűségű esemény azonban mégis bekövetkezett, egy szerencsés véletlen a csillagászok segítségére sietett. Alicia Soderberg és Edo Berger (Princeton University) a NASA Swift mesterséges holdjának röntgenteleszkópjával éppen az NGC 2770 katalógusjelű, 90 millió fényévnyire levő galaxisban 2007 végén feltűnt, de már az elhalványulási szakaszban lévő SN 2007uy jelű szupernóvát vizsgálták, mikor a galaxis másik részében egy nagyon erős röntgenfelvillanást vettek észre. A forrás körülbelül 1 percig fényesedett, amit 7-8 percig tartó halványodás követett az észlelhetőségi határig. Soderbergék azonnal riasztották a földi és űrtávcsövek irányítóközpontjait, értesítve őket a különleges eseményről. A következő napok megfigyelései aztán megerősítették, hogy nem egy ismeretlen típusú objektumról van szó, hanem egy Ibc típusú szupernóva robbanását sikerült már rögtön a legelején elkapni. Az objektum az SN 2008D jelzést kapta, lévén a negyedikként felfedezett szupernóva 2008-ban. (A szupernóvát magyar észlelők is megfigyelték, erről a Hírportál is beszámolt [Sárneczky Krisztián, Kereszty Zsolt].)

Az SN 2008D helyén észlelt forrás röntgentartománybeli "fénygörbéje". Jól látható rajta a beütésszám gyors felfutása, az észlelés megkezdése után körülbelül 1 perccel bekövetkezett maximum, majd a csökkenés a berendezés érzékenységi határa alá. A leszálló szakaszban a beütésszám 129 másodperc alatt esett a maximális 1/e-szeresére.
[Soderberg és tsai]

A modellek szerint az Ibc típusú szupernóvák szülőcsillagai az ún. Wolf-Rayet csillagok. Ezen magas hőmérsékletű objektumok mérete a Napéhoz hasonló, tömegük azonban jóval nagyobb annál, az adott esetben a becslések szerint körülbelül 30 naptömeg. Jellemzőjük, hogy életük során erős csillagszél formájában jelentős mennyiségű anyag távozik róluk, így szinte teljesen elveszítik a hidrogént még tartalmazó külső rétegeiket. A maradék rész nagyon gazdag héliumban, míg a csillag összeroppanás előtt álló sűrű magja szinte teljes egészében vasból áll. A szupernóva-robbanás akkor következik be, amikor az erősen lecsökkent energiatermelésű mag már nem tud ellenállni a külső rétegek ránehezedő nyomásának, s pillanatszerűen összeomlik, kiindulási tömegtől függően egy neutroncsillagot vagy egy fekete lyukat létrehozva. Az összeroskadás által generált lökéshullám elegendő energiával rendelkezik ahhoz, hogy a csillag külső részeit ledobja, s a levetett anyagot a fénysebesség néhány százalékára gyorsítsa. Amikor ez a ledobott burok utoléri a csillagról korábban csillagszél formájában távozott anyagot, bekövetkezik az a felfénylés, ami alapján eddig felfedezték a szupernóvákat.

A WR124 jelű Wolf-Rayet csillag körüli köd a Hubble űrteleszkóp felvételén.
[Y. Grosdidier (University of Montreal, Observatoire de Strasbourg) és tsai]

A robbanás lefolyásával foglalkozó elméletek azt jósolják, hogy amikor a lökéshullám eléri a csillag felszínét, még mielőtt szétvetné, annyira felmelegíti az anyagot, hogy ennek eredményeként egy erős röntgen- és ultraibolya felvillanásnak kell bekövetkeznie. Ez lenne az első esemény tehát, ami a robbanás bekövetkeztét jelzi (eltekintve most a neutrinók áramától és a kollapszus okozta esetleges gravitációs hullámoktól), s az SN 2008D esetében a Swift éppen ezt a felvillanást kapta el! A közvetlenül ezután készült színképeken nem látszik közel fénysebességgel mozgó jet-ek nyoma, így kizárható, hogy az esemény esetleg egy gammavillanás (GRB, Gamma-Ray Burst) lett volna.

Egy másik, M. Modjaz (University of California, Berkeley) vezette kutatócsoport a robbanás után több hónappal készült spektrumok alapján, a neutrális oxigén tiltott vonalainak szerkezetéből ugyanakkor úgy találta, hogy a robbanás maga aszimmetrikus volt. A mag összeomlására vonatkozó egyik elképzelés szerint a felszabaduló energia jelentős része a mag forgástengelyének irányában közel fénysebességgel mozgó keskeny jet-ek formájában távozik. Ha ezek energiája kellően nagy, a pólusok körül szinte kilyukaszthatják a csillagot, s a tengely irányában egy gammavillanást, vagy egy röntgenflert eredményezhetnek. Ha energiájuk ehhez nem elegendő, vagy nyílásszögük nem eléggé kicsi, akkor nem jutnak ki a csillagból, hanem szétvetik azt, mégpedig aszimmetrikusan.

Sodeberg szerint a mostani, véletlennek köszönhető felfedezés csak az első lépés, a közeljövő röntgentartománybeli égboltfelmérései tömegével fedezhetik fel a szupernóvákat már a robbanás pillanatában.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2008. május 22-i számában jelent meg.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás