Ultrafényes szupernóvák összeolvadó fehér törpékből

671

Az Ia típusú szupernóva-robbanások standard elmélete szerint ezek az események olyan kettős rendszerekben következnek be, melyek egyik komponense egy fehér törpe, ami folyamatosan anyagot szív át a közeli kísérőjéről. Ha a felszínén annyi átáramlott gáz gyűlik össze, hogy a teljes tömeg meghaladja az ún. Chandrasekhar-határt (körülbelül 1,4 naptömeg), akkor a hidrogénben gazdag anyagban termonukleáris fúzió indul be, ami végül az egész csillag kataklizmájához vezet. Mivel az elmélet szerint mindegyik fehér törpe ugyanazon folyamat eredményeként az 1,4 naptömeges határ elérésekor robban, ezért a robbanások abszolút fényességének is ugyanakkorának kell lennie. A felszabaduló energia nagysága miatt ezek az események nagy távolságból is jól látszanak, ezért az ugyanakkora fényesség miatt az Ia típusú szupernóva-robbanások nagyon fontos szerepet játszanak a kozmikus távolságskála felépítésében.

Az elmúlt években azonban több Ia szupernóva, például az SN 2003fg, az SN 2006gz, az SN 2007if és az SN 2009dc maximumfényessége nagyobbnak bizonyult, mint azt a tömegátadásos elmélet alapján várni lehetett, s ez legalábbis elgondolkodtató az elmélet teljeskörű érvényességét illetően. Ráadásul a Nearby Supernova Factory projekt amerikai és francia kutatói most azt is kimutatták, hogy az SN 2007if esetében a robbanást elszenvedő objektum körülbelül 2,1 naptömegű volt, azaz jóval meghaladta a Chandrasekhar-határt. A tömegbecslést egyrészt a szupernóva-maradványban detektált, a robbanás során a fehér törpében található oxigénből és szénből keletkezett 56-os tömegszámú nikkel izotóp mennyisége, másrészt az ebben a folyamatban részt nem vevő maradék oxigén és szén szokatlanul magas, mintegy fél naptömegnyi mennyisége alapján adták. Az SN 2007if abszolút fényessége egyébként -20,39 magnitúdó volt, ami 1,2 magnitúdóval haladta meg egy tipikus Ia típusú robbanás maximális fényességét.

Fantáziarajz egy Ia típusú szupernóva-robbanásról.
[ESO]

Bár rendkívül gyors tengelyforgás esetén a tömegbefogó fehér törpe elméletileg elérheti a 2,4 naptömeget is, az SN 2007if-et vizsgáló csoport vezetője, Richard Scalzo (Yale University) mégis amellett érvel, hogy ezek a "szuper-Chandrasekhar"-szupernóvák valójában két fehér törpe összeolvadásának az eredményei, újabb aspektussal szolgálva ahhoz a néhány héttel ezelőtti, röntgenadatokon alapuló eredményhez, miszerint az Ia típusú szupernóva-robbanásokhoz nagyobb arányban vezet kettős rendszerbeli fehér törpék összeolvadása, mint szintén kettős rendszerbeli fehér törpe nem fehér törpe kísérőtől történő anyagbefogása. Scalzo természetesen hangsúlyozza, hogy az SN 2007if esetéből nem lehet általánosítani. Ehhez ugyanis többek között arra lenne szükség, hogy egyértelműen meg tudjuk mondani, milyen – észlelhető – jelek utalnak az összeolvadási és milyenek az egy fehér törpe robbanásával járó folyamatra, ebben viszont segíthetnek az általuk megfigyeltek.

Az összeolvadás eredményeként bekövetkező robbanást jelző, az SN 2007if esetében is megfigyelt jelenség lehet például a szén/oxigén burok alakja. Amint ugyanis a két fehér törpe eléggé megközelíti egymást, a nagyobbik gravitációs hatása elkezdi szétszaggatni a kisebbiket, melynek anyagából egy burok alakul ki körülötte. A robbanás bekövetkeztekor induló lökéshullám hatására ebben a burokban egy sűrű héj keletkezik. Tulajdonképpen ez a héj figyelhető meg, s létezéséből lehet következtetni a burok jelenlétére is. Mivel a héjjal ellentétben magának a buroknak a sűrűsége kicsi, nem lesz elég magas a nyomás ahhoz, hogy az oxigénből és a szénből 56-os nikkel jöjjön létre benne, ami magyarázhatja a maradék oxigén és szén magas arányát.

Az SN 2007if és más Ia típusú szupernóva-robbanások esettanulmányai, illetve a még csak előrejelzett hasonló események – ilyet fog produkálni majd a fehér törpékből álló, mindössze 5,4 perc keringési idejű kettős, a HM Cnc – segíthetnek eldönteni azt, hogy vajon valóban az összeolvadási folyamat-e az Ia típusú robbanások fő oka. Ha sikerül kidolgozni a megkülönböztetésükre szolgáló észlelési paraméterek rendszerét is (pl. különleges spektroszkópiai jellemzők), akkor a "klasszikus" Ia típusú robbanások ún. standard gyertyaként természetesen továbbra is használhatók lesznek.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás