Két törpe is durranhat nagyot

431

Az általános nézet szerint Ia típusú szupernóva-robbanás akkor következik be, ha egy fehér törpecsillag tömege átlépi az ún. Chandrasekhar-féle kritikus értéket (kb. 1,4 naptömeg). Ez akkor történhet meg, ha a fehér törpe egy normál csillaggal alkot kettős rendszert, s a társkomponensről anyag áramlik át a felszínére. Mivel a standard elméletek szerint Ia típusú robbanás mindig hasonló konfigurációban, egy jól meghatározott tömeghatár átlépésekor jön létre, ezért a robbanás energiájának, valamint a fényességváltozás lefutásának is nagyon hasonlónak kell lennie.

A megfigyelt, Ia osztályú szupernóvák többsége eleget is tesz ennek a feltevésnek. Az 1991bg-alosztályba tartozó objektumok maximális fényessége azonban jellemzően kisebb, mint társaiké, ráadásul – a részletes színképanalízisek szerint – a robbanás utáni állapotban mérhető elemgyakoriságuk is eltér kissé a "hagyományos" Ia szupernóváknál meghatározottól. Kézenfekvő magyarázatnak tűnik, hogy ez esetben egy más típusú folyamat, például két fehér törpe összeolvadása okozhatja a kataklizmikus eseményt.

A feltevés tetszetős, azonban modellszámításokkal még nem sikerült igazolni – egészen mostanáig. A németországi Max Planck Institut für Astrophysik kutatóinak elsőként sikerült lefuttatniuk olyan hidrodinamikai szimulációt, melyben két, egymás körül keringő fehér törpecsillag élete nagy energiájú robbanásban ér véget. A korábbi próbálkozásokkal ellentétben (melyek során különböző tömegű fehér törpéket helyeztek el a modellben) R. Pakmor és kollégái azonos tömegűnek (0,9 naptömeg) és hőmérsékletűnek feltételezték a két komponenst.

A szimuláció indításakor a két csillag már nagyon közel volt egymáshoz (a keringési periódust 28 másodpercre állították). Két keringés után az egyik fehér törpe alakja erőteljesen torzulni kezdett, ami felborította a kezdeti, közel szimmetrikus állapotot (a kutatók becsempésztek a modellbe néhány apró aszimmetriát, mondván, hogy két, tökéletesen azonos csillag nem létezik). Az eltorzult komponens alig pár másodperc alatt beleolvadt a másik fehér törpébe. Az összesűrűsödő és felforrósodó anyagban beindult a szén fúziója (a fehér törpék túlnyomórészt szénből és oxigénből állnak), a felszabaduló energia tovább fűtötte a közeget, s végül megtörtént a robbanás (ekkor a hőmérséklet csaknem 3 milliárd fok, a közeg anyaga pedig köbcentiméterenként mintegy 4 tonna volt).

A szimuláció néhány kiragadott pillanatképe: a robbanás a c) fázisban következik be (fehér kereszttel jelölve), a d) és e) ábrákon fehér vonal jelzi a terjedő lökéshullámot, míg alig 10 másodperc elteltével már a szabad tágulási szakaszt láthatjuk (utolsó ábra). A színskála a sűrűség értékét mutatja logaritmikus skálán, a pirostól a kék felé csökkenő mértékben (R. Pakmor és mtsai, MPA)

A számítások eredményeiből meghatározott, szintetikus fénygörbék és spektrumok jó egyezést mutatnak az 1991bg-típusú SN-ek esetében mért adatokkal, ami erős bizonyítékot jelent a modell helyességére. A szimuláció többszöri futtatása során szerzett tapasztalatok alapján a robbanás csak 0,83 naptömeg feletti komponensek esetében következik be, és a tömegaránynak közel kell lennie egyhez. Mivel a fehér törpék átlagos tömege 0,5-0,6 naptömeg, és a tömegek növekedésével fokozatosan csökken az objektumok gyakorisága, ezért a kettős fehér törpék összeolvadásából létrejövő robbanások az Ia típusú szupernóvák legfeljebb 10%-át tehetik ki (ez egyezik az eddig megfigyelt gyakorisággal).

Felmerül a kérdés, hogy nagyobb tömegű fehértörpe-kettősök összeolvadása révén létrejöhet-e akkora energiájú robbanás, mint egy "normál" Ia szupernóva esetében? A válasz az, hogy elméletileg igen, de az ehhez szükséges, nagytömegű (ráadásul speciális fejlődési kritériumoknak eleget tevő) kettős rendszerek száma statisztikailag elenyészően csekély lehet. Ez azért is fontos, mert így a kozmológiai távolságmérésekhez (is) használt szupernóva-sokaságból jól el lehet különíteni a speciális 1991bg-alosztály tagjait, kiszűrve ezzel a homogénnek szánt minta egyik lehetséges "szennyező" forrását.

A német tudósok eredményeinek fontosságát jelzi, hogy tanulmányukat hamarosan a világhírű Nature folyóirat közli.

Forrás: http://lanl.arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0911/0911.0926.pdf

Kapcsolódó cikkeink:
Új típusú szupernóva-robbanás?
Új magyarázat a paradox szupernóvákra

Hozzászólás

hozzászólás