Robbanó fehér törpék „szenes” maradványai

Bár a szakemberek 15-20 éve az Ia (olv. "egy-a") típusú szupernóva-robbanásokat a legegyértelműbben leírható asztrofizikai folyamatok közé sorolták (egy kettős rendszerben lévő, normál társcsillagától anyagot elszívó fehér törpe a Chandrasekhar-tömeghatár elérése után termonukleáris robbanásban megsemmisül), az utóbbi időben számos jel utalt arra, hogy valójában nem igazán vagyunk tisztában az ebbe a kategóriába sorolt csillagrobbanási folyamatokkal.

A korábban "standard gyertyáknak", azaz minden esetben azonos tömegnél és azonos módon robbanó, így azonos abszolút fényességűnek vélt Ia szupernóvákról alkotott összkép ma már jóval árnyaltabb. A különböző égboltfelmérő és tranzienskereső programoknak köszönhetően egyre több szupernóvát fedeznek fel, és az összpéldányszám növekedésével egyidejűleg a különleges esetek száma is fokozatosan növekszik – olyannyira, hogy az Ia típus esetében lassan értelmetlenné válik a "normális" kategória használata. A megfigyelt különbségek egy része magyarázható azzal, hogy a robbanások nem gömbszimmetrikusak és a színképekben, fénygörbéken látszó eltérések függnek a robbanási felhő szimmetriatengelyére való rálátás szögétől. Ugyanakkor egyre biztosabbnak tűnik, hogy "klasszikus", egy fehér törpe + egy normál csillag alkotta rendszerek mellett más módon (pl. két fehér törpe összeolvadása révén) is bekövetkezhet egy Ia típusú szupernóva-robbanás.

A főbb tisztázandó kérdések közé tartozik a fehér törpék robbanási mechanizmusának pontos leírása. Másképp zajlódnak az események, ha a hirtelen beinduló fúziós reakciósorozat terjedési sebessége nem éri el a közegbeli hangsebességet (deflagráció), vagy ha meghaladja azt (detonáció) – utóbbi esetben lökéshullámok alakulnak ki. A kétféle folyamat eltérő eredményekre vezet a robbanásban keletkező elemek gyakoriságát és térbeli eloszlását illetően is. Önmagában egyik modell sem ad a megfigyelésekkel jól összeegyeztethető eredményeket – jelenleg a legvalószínűbbnek az tűnik, hogy a deflagráció idővel detonációba megy át.

Az Ia típusú szupernóva-robbanások során lejátszódó folyamatok egyik legjobb nyomjelzője a fúziós folyamatokból kimaradó elemek mennyiségének és térbeli eloszlásának kimutatása (ezek az adatok utalnak példul arra, hogy lejátszódtak-e turbulens folyamatok a robbanás során). A fehér törpék esetében ez szén- és oxigénatomokat jelent, de igazából csak az előző elem esetében lehet biztosra menni (a robbanás előtt a fehér törpe szénből és oxigénből áll, de oxigén a robbanás során, szén atommagok fúziójából is keletkezhet). A feladatot azonban két tényező is nehezíti. Egyrészt korai fázisból származó, jó felbontású színképekre van szükség (ez nem minden esetben valósítható meg), másrészt az ebben az időszakban kb. 10 ezer K hőmérsékletű maradványban megfigyelhető, egyszeresen ionizált szénvonalak (C II, 658 nm) a náluk sokkal erősebb Si II vonalak közvetlen szomszédságában vannak, így sokszor nehéz azonosítani őket.

A korábbi vizsgálatok során mindössze néhány esetben mutatták ki a C II vonalak jelenlétét, de nem lehetett eldönteni, hogy valóban kevés szénatomot látunk-e (esetleg ezt a robbanási felhő szimmetriatengelyére való rálátás szöge befolyásolja), vagy csak méréstechnikai effektusról van szó. A kérdés eldöntésére J. T. Parrent (Wilder Lab, Hanover, USA) és munkatársai (köztük Vinkó Józseffel, a Szegedi Tudományegyetem egyetemi docensével) alapos spektrummodellezési eljárások alá vetettek egy 68 szupernóvát tartalmazó megfigyelési mintát.

Az eredmények alapján a vizsgált objektumok közel harmadánál (a 68-ból 19 szupernóvánál) sikerült bizonyítani ionizált szén jelenlétét. A kutatók véleménye szerint azonban ez az arány akár nagyobb is lehet, amennyiben az összes Ia szupernóváról lehetne nagyon korai fázisban (a maximális fényesség elérése előtt max. 1 héttel) jó minőségű színképeket felvenni. Parrent és kollégái munkája (melynek beszámolója hamarosan megjelenik az Astrophysical Journal c. folyóiratban) tehát arra utal, hogy a szénvonalak alapos tanulmányozása lehetőséget teremthet az Ia szupernóvák megfigyelt jellemzői és a robbanási mechanizmus közötti összefüggések feltárásában.

Forrás: http://lanl.arxiv.org/abs/1103.1671