Csillagóriások végzetes robbanásai: új eredmények két közeli szupernóváról

486

Az amerikai-magyar együttműködésben zajló, részben hazai távcsövek adataira épülő kutatómunka során két, 2013-ban felfedezett szupernóva-robbanással kapcsolatban derültek ki új, izgalmas részletek.


Az Univerzum legnagyobb energiájú eseményei közé tartozó szupernóva-robbanások vizsgálata napjaink asztrofizikai kutatásainak egyik kiemelt területe. A Napunknál jóval nagyobb tömegű — legalább 8-10 naptömegnyi égitestként születő — csillagok, illetve kettős rendszerekben lévő fehér törpecsillagok fejlődésének végső fázisát jelentő események kiemelt szerepet töltenek be a vasnál nehezebb elemek keletkezésében és a kozmikus anyagkörforgásban, ezáltal az újonnan keletkező csillagok és bolygórendszerek anyagi összetételének kialakulásában is. Tanulmányozásuk emellett fontos információkkal szolgál többek között a csillagfejlődés késői szakaszaival, az Univerzum tágulásával, valamint az extrém fizikai körülmények között lejátszódó folyamatokkal kapcsolatban is.

A szupernóvákat éppen ezért világszerte a rendelkezésre álló legfejlettebb eszközökkel keresik és vizsgálják. Napjainkra, elsősorban a tranziens — azaz átmeneti, vagyis hirtelen felbukkanó/felfényesedő, majd egy idő után eltűnő/elhalványodó — objektumokra vadászó égboltfelmérő programoknak köszönhetően évente több ezer szupernóvát fedeznek fel a csillagászok. Ezek közül jelenleg néhány tucat esemény hosszú távú követésére és részletes tanulmányozására van lehetőség (részben azért, mert a szupernóvák jellemzően csak néhány hónapig megfigyelhetőek, illetve a nagy távolság miatt általában még a maximális fényességük idején is meglehetősen halványnak látszanak). A vizsgálatokat az erre a célra létesített robottávcsövek, valamint nemzetközi távcsőhálózatok révén igen jó időbeli lefedettséggel lehet folytatni; emellett a világ legnagyobb teleszkópjaival és űrtávcsövekkel is rendszeresen vesznek fel adatokat a legérdekesebb szupernóvákról.

A szupernóvákkal kapcsolatos, újabb és újabb eredmények közlése időnként komoly versenyhelyzetbe torkollik; szerencsére a téma hazai művelőinek — részben a mára kialakult külföldi kapcsolatrendszer, részben az utóbbi években komoly fejlődésen keresztülmenő hazai kutatási infrastruktúra révén — is megvan a lehetőségük nemzetközi visszhangot kiváltó eredmények elérésére. A közelmúltban két, még 2013-ban felfedezett, az extragalaktikus fogalomkörben közelinek és fényesnek számító objektummal kapcsolatos tanulmány látott napvilágot, mindkettő magyar kutatók közreműködésével született.

Az SN 2013ej jelzésű szupernóvával kapcsolatos, legújabb eredményeket közlő szakcikk a napokban jelent meg az amerikai Astrophysical Journal folyóiratban. A tanulmány vezető szerzői a dallasi Southern Metodist University munkatársai, míg mellettük magyar részről a Szegedi Tudományegyetem (SZTE) és az MTA CSFK Csillagászati Intézetének munkatársai, továbbá — többek között — texasi, kaliforniai és michigani kutatók szerepelnek a szerzőlistán. Az “új csillag” 2013 júliusának végén bukkant fel a lapjáról látszó, M74 jelű spirálgalaxisban. A texasi McDonald Obszervatóriumban lévő ROTSE-IIIb, valamint a kaliforniai Lick Obszervatóriumban lévő KAIT robottávcsövekkel már egy nappal a robbanás fényének megérkezése után sikerült elkezdeni az adatok gyűjtését, ami a szupernóva fizikai paramétereinek meghatározása szempontjából igen fontos tényező volt. A szupernóva fényességváltozásának hosszabb távú, csaknem nyolc hónapra terjedő követését az említett műszerek mellett az MTA Piszkés-tetői Obszervatóriumában lévő 60/90 cm-s Schmidt-távcső, valamint az SZTE Bajai Obszervatóriumában lévő 50 cm-s BART (Baja Astronomical Robotic Telescope) távcső adatai biztosították.

A részletes, a felsoroltakon túl a Swift-űrtávcső ultraibolya adataira, valamint földfelszíni optikai színképekre és közeli-infravörös adatsorokra is épülő analízis eredményeképp kiderült, hogy az ún. II-P típusú robbanás (a II-es szám a korai színképekben lévő hidrogénvonalak, a “P” a fénygörbében lévő, hónapokig tartó konstans szakasz, az ún. plató jelenlétére utal) szülőobjektuma egy vörös szuperóriás csillag volt, amely a végzetes esemény előtt Napunknál csaknem 200-szor nagyobb sugarúra tágult ki. A magyar kontribúciót az eredményeket összefoglaló amerikai sajtóközlemény is kiemeli; ennek köszönhetően sikerült például pontosítani az M74 galaxis távolságát (29,3±1,2 millió fényév), felhasználva egy korábbi, szintén ebben a galaxisban felrobbant szupernóva, az SN 2002ap adatait is.

Az SN 2013ej jelű szupernóva az MTA CSFK Csillagászati Intézet Piszkés-tetői Obszervatóriumának 60/90 cm-s Schmidt-távcsövével készült kompozit felvételén. z "SN" jelzés a szupernóvát, az A, B, C, D betűkkel jelölt körök a fényességértékek kiméréséhez használt összehasonlító csillagokat jelzik.
Az SN 2013ej jelű szupernóva az MTA CSFK Csillagászati Intézet Piszkés-tetői Obszervatóriumának 60/90 cm-s Schmidt-távcsövével készült kompozit felvételen. Az “SN” jelzés a szupernóvát, az A, B, C, D betűkkel jelölt körök a fényességértékek kiméréséhez használt összehasonlító csillagokat jelzik.

Szintén a napokban került elfogadásra a brit Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban egy, az SN 2013df jelű szupernóvával kapcsolatos tanulmány, szegedi kutatók vezető szerzőségével; a további szerzők között amerikai kutatók mellett az SZTE Bajai Obszervatórium és az MTA CSFK Csillagászati Intézet több munkatársa is szerepel. Az SN 2013df egy ritka, ún. IIb típusú robbanás volt (ezekben az esetekben is vannak hidrogén jelenlétére utaló nyomok a korai színképekben, de az ezt tartalmazó külső légkörréteg egy része már a robbanás előtt lefújódik a csillagról). 2013 júliusában Magyarországon szinte folyamatosan derült idő volt, így a Piszkés-tetői és bajai távcsövek adatainak segítségével szinte teljesen sikerült lefedni az erre a típusra jellemző, kétcsúcsú fénygörbét, ami korábban csak egyetlen hasonló objektum esetében történt meg. A kutatók munkájuk során felhasználták még a 9,2 méteres texasi Hobby-Eberly Távcsővel (HET) készített optikai színképeket, illetve a Swift-űrtávcső ultraibolya és a Spitzer-űrtávcső infravörös tartományban rögzített adatait is; utóbbiak segítségével sikerült megerősíteni azt a korábban mások által közölt megfigyelést, hogy a táguló csillagmaradvány kb. egy évvel a robbanás után intenzív kölcsönhatásba lépett a korábban ledobódó anyaggal.

Az előző szupernóvához hasonlóan a kutatók az SN 2013df-fel kapcsolatban is komplex fénygörbe- és színképmodellezést végeztek annak érdekében, hogy meghatározzák a robbanás és a szülőcsillag legfontosabb fizikai paramétereit. Az eredmények közül kiemelendő, hogy ezen szupernóva esetében, úgy tűnik, sikerült összhangba hozni a robbanás során ledobódó anyag mennyiségére a fénygörbe korai és késői szakaszának modellezése alapján tett becsléseket; ez a robbanás előtt komolyabb mértékű anyagvesztést produkáló szülőcsillagok esetében egy általános probléma. A másik érdekesség, hogy a magyar-amerikai kutatócsoport eredményei alapján a robbanás előtt a csillag legkülső rétege nem csak hidrogént tartalmazott (ahogy azt alapesetben várnánk), hanem valamennyi héliumot is. A szerzők további, IIb típusú szupernóvákat is megvizsgálva azt találták, hogy néhányukban látszanak ennek a keveredésnek a nyomai, míg más esetekben egyáltalán nem; ez pedig azt a feltételezést erősíti, hogy a IIb típusú szupernóvák különböző típusú szülőcsillagokból is származhatnak.

A két szakcikk az alábbi linkeken érhető el:
http://arxiv.org/abs/1509.01721
http://arxiv.org/abs/1604.08046

Hozzászólás

hozzászólás