Több mint 400 év után is bődületes sebességgel repülnek szét a Kepler-féle szupernóva törmelékei

6292

A NASA Chandra röntgenobszervatóriumának adatait felhasználva a csillagászok megfigyelték, amint egy csillagrobbanás helyétől az anyag több mint 30 millió kilométeres óránkénti sebességgel távolodik. Ez a Földön tapasztalható hangsebesség 25 ezerszerese.

A Kepler-féle szupernóva-maradvány egy nagyjából 20 ezer fényévnyire, a Tejútrendszerben felrobbant csillag törmeléke. A csillagrobbanást 1604-ben észlelték csillagászok, köztük Johannes Kepler, akiről a szupernóvát elnevezték.

Ma már tudjuk, hogy a Kepler-féle szupernóva-maradvány egy úgynevezett Ia típusú szupernóva következménye: az esemény során egy kicsi, sűrű csillag, vagyis egy fehér törpe a társcsillagától anyagot szív el, és elérve a kritikus tömeget, beindul benne egy termonukleáris robbanás, amely összepréseli a magját, és szétszórja a külső rétegeit.

A Kepler-féle szupernóva-maradvány a Chandra röntgenobszervatórium felvételén. (Forrás: NASA/CXC/Univ of Texas at Arlington/M. Millard et al.)

A kutatók nemrég 15 kisebb csomó sebességét vizsgálták meg a Kepler-féle szupernóva-maradvány törmelékében, amelyek mindegyike fényesen ragyog röntgentartományban. A vizsgált csomók közül a leggyorsabb közel 37 millió kilométeres óránkénti sebességgel száguld, ennél gyorsabbat röntgentartományban még nem észleltek szupernóva-maradványokban. A csomók átlagos sebessége nagyjából 6 millió kilométer óránként, a robbanás lökéshulláma pedig kb. 24 millió kilométeres óránkénti sebességgel tágul. Ezek az eredmények azt a 2017-es felfedezést erősítik meg, amely szerint a Kepler-féle szupernóva-maradvány törmelékcsomói több mint 32 millió kilométert tesznek meg óránként.

Matthew Millard (University of Texas) és munkatársai 2020 áprilisában az Astrophysical Journal című szaklapban tették közzé tanulmányukat, amelyben a Chandra röntgenobszervatórium spektrumadatait elemezve becslést adtak a csomók sebességére. A 2016-ban rögzített adatok különböző hullámhosszokon adják meg a röntgensugárzás intenzitását. A röntgenspektrum adatait a laboratóriumi értékekkel összevetve a Doppler-hatás segítségével mérték meg a Chandra és a szupernóva-maradvány közé eső csomók sebességét. A Chandra 2000-ben, 2004-ben, 2006-ban és 2014-ben rögzített képei alapján meghatározták a csomók helyzetében történt változásokat, és megmérték a látóirányunkra merőleges sebességüket is. A két mérést összevetve becsülték meg minden csomó valós sebességét a háromdimenziós térben.

Az (a) jelű ábra a törmelékcsomók radiális sebességét (vr) mutatja a szupernóva-robbanás központjától mért távolság (r) függvényében. A szaggatott vonal a szupernóva-maradvány legkülső határának hozzávetőleges helyét jelzi. A (b) jelű ábrán a megvizsgált csomók háromdimenziós elhelyezkedését látjuk. A piros gömbök a vöröseltolódást, a kék gömbök pedig a kékeltolódást mutató csomókat jelzik, míg a fehér gömbök azokat, amelyek Doppler-eltolódása elhanyagolható. Az aranyszínű nyilak a csomók relatív sebességének nagyságát és irányát mutatják. A körháttér a Kepler-féle szupernóva-maradvány fő héjának becsült helyét jelzi. (Forrás: Millard et al. 2020)

A 2017-es tanulmány ugyanezt a technikát alkalmazta, de a Chandra egy másik eszközének röntgenadataival dolgozott. Az új szakcikkben már pontosabban határozhatták meg a csomók sebességét a látóirányunk mentén, így a teljes sebességet minden irányban.

A Kepler-féle szupernóva-maradványról a Chandra röntgenobszervatórium képeiből készített összeállításban a piros, a zöld és kék szín az alacsony, a közepes és a nagy energiájú röntgensugárzásnak felel meg. Az animáció kiemel néhány gyorsan mozgó csomót.

A Kepler-féle szupernóva-maradványban mért nagy sebességek hasonlóak azokhoz, amelyeket más galaxisok szupernóva-robbanásainak optikai megfigyelései során tapasztaltak napokkal vagy hetekkel a robbanás után, jóval azelőtt, hogy a szupernóva-maradvány évtizedekkel később kialakult volna. Ez azt sugallja, hogy a robbanás óta eltelt körülbelül 400 év alatt a Kepler-féle szupernóva-maradványban néhány csomót alig lassítottak le a maradványt körülvevő anyaggal való ütközések.

A Chandra adatai alapján 15 csomóból 8 határozottan távolodik a Földtől, de csupán kettővel kapcsolatban erősítették meg, hogy a Föld felé halad. (A többi öt nem mutat egyértelmű mozgásirányt a látóirányunk mentén.) Ez az aszimmetria arra utal, hogy a törmelék nem oszlik el szimmetrikusan a látóirányunk mentén, de az eredmények megerősítéséhez több csomót kell megvizsgálnunk.

A négy leggyorsabb csomó ugyanabba az irányba tart, és hasonló mennyiségű nehezebb elemet, például szilíciumot tartalmaznak, ami arra utal, hogy a felrobbant fehér törpének ugyanabból a rétegéből származnak.

A többi gyorsan mozgó csomó közül az egyik a szupernóva-maradvány jobb oldalán, a „fülben” található, ami alátámasztja azt az elméletet, hogy a törmelék háromdimenziós eloszlása aszimmetrikus: inkább hasonlít egy amerikai futball-labdára, mint szabályos gömbre. Ezt a csomót és két másikat a következő nagyításban nyilakkal jelölték:

A Kepler-féle szupernóva maradványában talált nagy sebességű anyagra egyelőre nincs magyarázat. Egyesek szerint a maradvány egy szokatlanul fényes Ia típusú szupernóvából származik. Az is lehetséges, hogy a maradvány környezete is csomókba rendeződik, ami lehetővé tenné a törmelék egy részének, hogy az alacsony sűrűségű területeken áthaladva elkerülje a lassulást.

A 2017-es kutatócsoport az adatok alapján pontosította a szupernóva-robbanás pontos helyére vonatkozó korábbi becsléseket. Ennek segítségével megkereshették, volt-e olyan társa a fehér törpének, amely hátramaradt a szupernóva-robbanás után. Azt találták, hogy a maradvány központja közelében nincsenek fényes csillagok. Ez azt jelenti, hogy nem egy Naphoz hasonló csillag adhatott anyagot a fehér törpének, amíg az elérte a kritikus tömeget. A kutatók szerint két fehér törpe összeolvadásáról lehetett inkább szó.

Az eredményeket közlő szakcikk az Astrophysical Journal című folyóiratban jelent meg. A 2017-es tanulmány, amely Toshiki Sato és Jack Hughes munkája, szintén elérhető online.

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás