Március 15-e legnagyobb durranása

547

A 2010 októberében útjára indított PIszkéstető Supernova and Trojan Asteroid (PISTA) Survey keretében fél év alatt három szupernóvát fedeztek fel távoli galaxisokban az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpontjának Piszkéstetői Obszervatóriumában. Hosszabb szünet után egy március 15-én este készült felvételen sikerült azonosítani a program negyedik szupernóváját, amely a későbbi vizsgálatok szerint egy 2 milliárd fényév távolságban található galaxisban villant fel.

 

 A Piszkéstetői Obszervatórium 60 cm-es Schmidt-távcsövével készült felfedező felvétel egy apró részlete látható az animáción. A pontosan közepén villogó "csillag" jelzi a szupernóva megjelenését. Az egy évvel korábban készült kontrollfelvételen csak az anyagalaxis halvány fénylése látható, ám az idén márciusi kifényesedés arra utalt, hogy egy szupernóva jelent meg benne.

A szupernóvák az életük végén felrobbanó csillagok, noha pontos meghatározásuk ennél bonyolultabb, mivel a robbanást többféle folyamat is kiválthatja. Annyiban viszont megegyeznek, hogy a Világegyetemben előforduló egyik legnagyobb energiájú folyamatról van szó. A szupernóvák néhány héten keresztül olyan fénnyel ragyognak, ami vetekszik az anyagalaxisukban található százmilliárd csillag együttes fényével. A hatalmas robbanás egyik lehetséges kiváltó oka egy, a Napnál legalább 8-szor nagyobb tömegű csillag magjának katasztrofális összeomlása, amely során egy lökéshullám hatására az óriáscsillag külső rétegei ledobódnak. A másik lehetőség egy már halott csillag, egy fehér törpe fúziós bombaként történő felrobbanása, vagy egy társcsillagtól kapott anyag, vagy egy másik fehér törpével való összeolvadás miatt. Elméleti jelentőségük abban áll, hogy részben ezek a robbanások szennyezik be nehezebb elemekkel és porral a csillagközi teret, ami a Naprendszerhez hasonló világok, a Földhöz hasonló bolygók, végső soron pedig az élet megjelenéséhez vezető út első lépésének tekinthető. Gyakorlati hasznuk pedig abban is megmutatkozik, hogy segítségükkel megmérhetjük messzi-messzi galaxisok távolságát is. Ezzel a módszerrel sikerült kimutatni először az Univerzum gyorsuló tágulását, mely kutatást 2011-ben fizikai Nobel-díjjal jutalmaztak. 

 

Fantáziarajz egy fehér törpe felrobbanásáról, amely a társától kapott anyag miatt átlépte a Chandrasekhar-határt, az 1,44 naptömeget. [CXC/M. Weiss]

A március 15-ei azonosítás után kellett készíteni egy megerősítő felvételt, amely bizonyítja, hogy valóban szupernóva látható a képen. Ezt másnap este sikerült is felvenni, ám az égbolt állapota rosszabb volt, mint 15-én, így a felvétel meglehetősen gyenge minőségű lett. A szétkent galaxisképen nem látszott egyértelműen a felfényesedés, így pedig nem lehetett a nemzetközi közösség elé állni, hogy a világ legnagyobb távcsöveinek egyikével készítsenek színképfelvételt a lehetséges szupernóváról. Csak a színképi jellegzetességek bizonyítják ugyanis, hogy valóban szupernóváról van szó. Ezen a ponton el is halt volna az ügy, ám mint számos felfedezésnél, itt is közbelépett a nélkülözhetetlen szerencsefaktor… Mivel a történet jól példázza, hogy miként működik a felfedező tudomány, hogy a rengeteg tudás és tapasztalat mellett mindig kell némi szerencse is egy dolog megtalálásához, illetve, hogy milyen mélységeket és magasságokat járnak be maguk a felfedezők, mire igazolják sejtésüket, részletesebben is leírjuk, hogyan lett teljes jogú szupernóva az alig látható kis felfényesedésből.

Március 22-én két szegedi kolléga, Vinkó József és Szalai Tamás érkezett pár napra az obszervatóriumba, hogy a PISTA programmal közösen folytassanak kutatásokat. A bizonytalan megerősítés ellenére nagyon fellelkesítette őket a lehetséges szupernóva, így ismét célba vettük a területet. De most nem a 60 cm-es Schmidt-távcsővel, hanem az 1 méteres RCC-teleszkóppal, amely az ország legnagyobb csillagászati műszere. Erre pedig azért volt módunk, mert a távcsövet használó bajai csillagász, Borkovits Tamás végül nem szerelhette fel a műszerre azt a detektort, amihez eredetileg a programját igazította. Így felszabadult némi távcsőidő, amit a megerősítésre fordíthattunk. A távcső fókuszálásánál újabb szerencsés körülményre lettünk figyelmesek. Ahogy közelítettünk a megfelelő fókuszértékhez a csillagok csak egyre kisebbek és kisebbek lettek. Kiderült, hogy fantasztikus nyugodtságú égbolt van felettünk, olyan, amilyet az elmúlt 15 évben mi még nem láttunk Piszkéstetőn. A 0,9 ívmásodperces nyugodtság a világ legjobb asztroklímájú obszervatóriumaiban is jónak számít. A nagy távcsőnek és a kiváló égnek köszönhetően rendkívül éles képet kaptunk a területről, melyen szépen látszott a 21-22 magnitúdós, alig néhány ívmásodperc kiterjedésű galaxis, északnyugati peremén pedig ott fénylett a 20,7 magnitúdós szupernóva. 

 

Balra a szupernóva létét bizonyító felvétel, amely március 22-én készült a Piszkéstetői Obszervatórium 1 méteres RCC-távcsövével. Jobbra a Sloan Digital Sky Survey felvétele, amely egy évtizeddel ezelőtt készült egy 2,5 méteres távcsővel.

Ezzel a felvétellel már oda lehetett állítani a Texasi Egyetem csillagászához, Craig Wheeler professzorhoz, hogy kapjunk valamennyi távcsőidőt a világ egyik legnagyobb, 9,2 méteres távcsövére. Az egyetem által üzemeltetett Hobby Eberly Telescope kínálta az egyetlen esélyt, hogy egy ilyen halvány égitestről értékelhető színképet kapjunk. Az expozíciós időt 45 percben határoztuk meg, ami igen hosszúnak számít, ám még így sem volt biztos a siker. A halvány forrást csak a közelben látszó, fényesebb csillagok alapján lehetett beállítani, ami egy újabb hibalehetőség, amennyiben valamit elrontottunk a méréseknél. Bár a távcsövet kezelő csillagászok igen nagy tapasztalattal bíró észlelők, nem kis aggodalommal tekintettünk a megfigyelések elé. De itt megint szerencsénk volt, egy hosszú, borult periódus után kiderült Texasban, így tiszta volt az égbolt a távcsőnek otthont adó McDonad Obszervatórium felett. Szergej Rosztopcsin volt az éjszakai asszisztens, aki március 23-án hajnalban már el is készítette a kért felvételt. Amit viszont az ottani reggelen nem tudott feltölteni abba az adatbázisba, ahonnan leszedhettük, és elemezhettük volna. Újabb egy napos idegőrlő várakozás után 24-én este megjelent a felvétel az adatbázisban. Mellette a megjegyzés, hogy nincs értékelhető jel… 

 

A világ harmadik legnagyobb, 9,2 méter átmérőjű távcsöve a McDonald Obszervatóriumban felállított Hobby Eberly Telescope.

Miután a pokol egy újabb mélységű bugyrában felocsúdtunk, Vinkó József, a szupernóva-spektrumok hazai szakértője letöltötte a felvételt. A nem értékelhető jel megjegyzés egy előzetes szoftveres vizsgálat eredménye volt, ám mint tudjuk, a gyenge és zajos jelek kihámozásában és értelmezésében az emberi agy még mindig előrébb jár, mint egy átlagos számítógépes szoftver. Az első, gyors kiértékelés meglehetősen kiábrándító eredményt hozott, úgy tűnt, csak a galaxis spektruma látható a képen. De a 45 perces expozíció alatt rengeteg kozmikus sugár csapódott a detektorba, amelyek nagyon sok zajt vittek a képbe. Jobban megnézve a spektrum kék végét azonban feltűnt az első reménysugár. Mintha két nagyon széles emissziós vonal látszana, amelyek kizárólag a szupernóvákra jellemzőek. A nagy, néha több tízezer km/másodperces sebességgel ledobódó gázfelhő okozza ezeket a széles vonalakat. További manuális tisztítások következtek, elsősorban a kozmikus sugarak éles jeleit kellett kipucolni a képről. Végül egyértelműen kirajzolódott, hogy ez bizony egy szupernóva spektruma, bár eléggé szokatlan megjelenésű.

Most már csak az azonosítás volt hátra, hogy vajon egy óriáscsillag magjának összeomlása, vagy egy fehér törpe felrobbanása okozta a felfényesedést. Ehhez az elmúlt évtizedekben felvett több ezer szupernóva-spektrummal kell összevetni az új jövevény spektrumát, amit persze ügyesen megírt szoftverek végeznek. Miután fogadni mertünk volna, hogy egy óriáscsillag lesz a tettes, a szoftver természetesen fehér törpét hozott ki, méghozzá 100%-os bizonyossággal. Ezeket Ia típusú szupernóváknak hívjuk, ám a program azt is mutatta, hogy itt egy különleges Ia robbanásról van szó, ezért nem ismertük fel elsőre. A legjobb egyezés egy 2000-ben megfigyelt különleges Ia típusú szupernóvával, az SN 2000cx-szel volt, méghozzá 4 nappal a maximális fényesség elérése előtt. Ezt az alcsoportot a szokásosnál sokkal lassabb halványodás jellemzi, a spektrumban erős fém vonalakkal, viszont a maximum előtt még gyenge az Ia szupernóvákra oly jellemző 635 nm-es egyszeresen ionizált szilícium vonal. A különlegesség magyarázata, hogy valamiért a robbanás sokkal energikusabb, a ledobódó felhő pedig forróbb, mint egy átlagos Ia típusú szupernóva esetében. A 2000cx óta már találtak néhány hasonló robbanást, ám a mi szupernóvánk így is nagyon különlegesnek számít.

Az új szupernóva március 23-ai spektruma (fekete vonal) összevetve az SN
2000cx jelű szupernóva maximum előtt négy nappal felvett spektrumával
(piros vonal). Figyelembe véve, hogy pekuliáris jelenségekről van szó,
az egyezés egészen rendkívüli. Mindebből arra lehet következtetni, hogy a
normálistól ugyan eltérő, ám nagyon hasonló módon eltérő égitestek
robbanását látjuk.

A szupernóva felfedezését SN 2012bj jelölés alatt március 25-én jelentette be a Nemzetközi Csillagászati Unió erre szakosodott körlevele. Kérésünknek megfelelően három társfelfedezőt adtak meg: Sárneczky Krisztián a Konkoly Obszervatóriumból, Vinkó József a Szegedi Tudományegyetemről és Craig Wheeler a Texasi Egyetemről, hiszen a robbanás azonosítása és tulajdonságainak feltárása széleskörű együttműködés eredménye volt. A színképből meghatározott távolsága 2 milliárd fényév, így a hazánkból felfedezett 52 szupernóva közül az SN 2012bj a legtávolabbi. Amikor felrobbant, bolygónkon még csak baktériumok éltek, melyek akkoriban kezdték használni a fotoszintézist, és ebben az időszakban jelentek meg az eukarióták, vagyis a valódi sejtmaggal rendelkező élőlények is.

Hozzászólás

hozzászólás