Hu­szon­egy évig rej­tőz­kö­dött a rob­ba­nást túl­élő kí­sé­rő

1009

Huszonegy évvel a kataklizma után sikerült detektálni az M81 spirálgalaxisban 1993-ban feltűnt és SN 1993J jelzésűként ismert szupernóva-robbanás túlélő kísérőcsillagát, amely fontos szerepet játszott az eseményhez vezető folyamatban.

Amerikai kutatók – többek között a Hubble-űrtávcső adatai alapján – 21 évvel a robbanás után felfedezték egy ritka típusú szupernóva kísérőcsillagát. A megfigyelés alátámasztja az elméletet, miszerint az explóziót egy kettős rendszer főcsillaga szenvedte el, miután jelentős mennyiségű anyagot adott át a másodkomponensnek. Ez az első eset, hogy a kutatók viszonylag jól behatárolt értékeket tudtak meghatározni egy IIb típusú szupernóva kísérőjének fizikai paramétereire: meg tudták becsülni a túlélő csillag luminozitását és tömegét is, fontos információkat nyerve így a robbanást megelőző állapotokról. A kutatás vezetője, Ori Fox (University of California at Berkeley) szerint a kettősség nagy valószínűséggel azért szükséges, hogy a főcsillag a robbanás előtt el tudja veszíteni a külső, hidrogénben gazdag burkának nagy részét. Egészen eddig azonban nem jártak sikerrel azok a próbálkozások, amelyek a megjósolt, de a szupernóvához képest halvány kísérő detektálását célozták.

20140912_huszonegy_evig_rejtozkodott_a_robbanast_tulelo_kisero_1
Fantáziarajz az SN 1993J maradványáról, középen a forró, kék színű héliumcsillaggal, a robbanást túlélő kísérővel. (NASA, ESA, and G. Bacon (STScI))

Az SN 1993J jelzéssel ellátott szupernóva 21 évvel ezelőtt tűnt fel az M81 katalógusjelű spirálgalaxisban, amelynek távolsága körülbelül 11 millió fényév. Tulajdonságai alapján a ritka IIb típusú robbanások közé sorolták, ennek az osztálynak a legközelebbi ismert képviselőjeként. Az elmúlt két évtized során folyamatosan keresték a sejtett másodkomponenst a robbanás maradványának fényözönében. A Keck teleszkópokkal 2004-ben végzett spektroszkópiai észlelések mutattak is olyan abszorpciós jellegzetességeket, amelyeket a keresett kísérő okozhatott. A látómező azonban nagyon sűrű a maradvány körül, így a kutatók nem lehettek teljesen biztosak abban, hogy ezek a jelek nem egy másik, a látóirányba eső csillagtól származnak-e.

A kísérő olyan forró, hogy sugárzása nagy részének az ultraibolya tartományba kell esni, ez azonban csak a világűrből detektálható, mivel a földi légkör szinte teljes egészében elnyeli. A kutatóknak a Hubble-űrtávcsővel sikerült olyan ultraibolya spektrumokat rögzíteni a forrásról, amelyek a csoport egyik tagja, Azalee Bostroem (Space Telescope Science Institute) szerint a kontinuumban egyértelmű ultraibolya többletet mutatnak, még azután is, hogy a szóba jöhető zavaró csillagok ezen tartományba eső sugárzását levonták. Ez pedig a keresett forró komponens jelenlétére utal.

20140912_huszonegy_evig_rejtozkodott_a_robbanast_tulelo_kisero_2
A Hubble-űrtávcső kompozit képe az M81 spirálgalaxisról, megjelölve rajta az SN 1993J pozícióját. Az inzertben a szupernóva és a környezete látható. A maradvány mára annyira elhalványult, hogy lehetővé vált a robbanást túlélő kísérőcsillag detektálása. (NASA, ESA, A. Zezas (CfA), and A. Filippenko (UC Berkeley))

Egy nagy tömegű csillag gyorsan égeti a nukleáris üzemanyagát, így viszonylag hamar eljut az életútját lezáró grandiózus eseményhez: a gravitáció és a sugárnyomás közötti kényes egyensúly megbomlása miatt vasmagja összeomlik, erről a kívülről rázuhanó anyag “visszapattan” és a világűrbe dobódik, amit mi szupernóva-robbanásként észlelhetünk, amelynek több típusa ismert. Magányos csillagok ugyanúgy robbanhatnak, mint kettős rendszerek komponensei. Utóbbiaknál általában egy normál csillag és egy fehér törpe párosáról van szó. A IIb típusú különleges szupernóvák a kettő egyfajta kombinációjának tekinthetők: egy kettős rendszerben jelennek meg a magányos csillagok robbanását jellemző tulajdonságok.

Az SN 1993J, hasonlóan a többi IIb típusúhoz azért különleges, mert a robbanáskor már alig tartalmazott hidrogént. A kulcskérdés tehát az, hogy miként veszítette el azt. A modellek szerint a főcsillag a hidrogénben gazdag külső rétegeinek anyagát átadja a kísérőjének az explózió előtt, amit a másodkomponens szuperforró héliumcsillagként éget tovább. A kutatócsoport legismertebb tagja, Alex Filippenko szerint ő már akkor reménykedett a kísérő majdani detektálásában, amikor kiderült, hogy az SN 1993J IIb típusú. A Hubble-adatok pedig azt jelzik, hogy ez sikerült is, megerősítve így a IIb típusú robbanásokra vonatkozó modellt.

20140912_huszonegy_evig_rejtozkodott_a_robbanast_tulelo_kisero_3
IIb típusú szupernóva-robbanáshoz vezető folyamat legfontosabb fázisai: (1) Két nagyon forró csillag kering egymás körül egy kettős rendszerben. (2) A nagyobb tömegű komponens vörös óriássá fejlődik és a felfúvódás közben a hidrogénben gazdag külső rétegeket átfolyatja a kísérőjére. (3) Az anyagátadás után a főkomponens szupernóvaként felrobban. (4) A kísérő túléli a kataklizmát, de mivel előtte rengeteg hidrogént kapott a főkomponenstől, immár sokkal nagyobb és forróbb, mint a születésekor. A szupernóva tűzgolyója közben folyamatosan halványodik. (NASA, ESA, and A. Feild (STScI))

A csoport földfelszíni látható tartománybeli méréseket kombinált a Hubble két műszerének ultraibolya adataival. Az így előállított széles spektrum jól illeszkedett a kísérő csillag sugárzását is magába foglaló modell által jósolt színképhez, jelezve így a másodkomponens jelenlétét. Fox, Filippenko és Bostroem szerint a további kutatások során pontosítani fogják a csillag paramétereit, még jobban alátámasztva ezzel a jelenlétét.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás