Minden korábbinál távolabbi szupernóvát fedeztek fel

2818

Egy friss tanulmány szerint megtaláltuk a legtávolabbi, spektroszkópiailag is megerősített, azaz minden kétséget kizáróan hiteles1 szupernóvát. A rekorder z~2 vöröseltolódással, tőlünk 10,5 milliárd fényévre lobbant fel, amikor az Univerzum még negyedannyi idős sem volt, mint ma.

Az égbolt a szupernóva felvillanása előtt és után. Forrás: Mathew Smith/DES collaboration

A DES16C2nm első detektálása 2016 augusztusában történt a Dark Energy Survey program keretein belül, amely galaxisok százmillióit figyeli a sötét energia természetének jobb megértéséért. A DES16C2nm távolságát és fényességét 2016 októberében a világ három legerősebb teleszkópjának használatával erősítették meg: a chilei VLT-vel, a szintén chilei Magellán-távcsővel és a Hawaii-n található Keck-teleszkóppal is.

Szupernóva-robbanás többek között akkor következik be, amikor egy nagytömegű csillag “kifogy az üzemanyagából”, vagyis a belsejében megszűnő fúziós folyamatok híján már nem tud ellenállni a gravitációnak, és a magja összeomlik a saját súlya alatt. Az összeomlás hatására a mag és a legbelsőbb rétegek nagyon kis térfogatba préselődnek. A felsőbb rétegekből rázuhanó anyag szabályosan “nem tud hova bezuhanni”, és visszapattan a sűrű objektumról. Ez a visszapattanás maga a szupernóva. A végeredményként létrejövő égitest egy neutroncsillag vagy egy fekete lyuk lesz, annak függvényében, hogy mennyi lett az objektum tömege.

A DES16C2nm egy ritka típusba tartozik, melyet hipernóvának (angolul Superluminous supernova – SLSN) nevezünk. Ezek a vakítóan fényes robbanások alkotják a szupernóvák legritkább és legfényesebb osztályát, és a kutatók csak 10 évvel ezelőtt fedezték fel őket.

“Úgy gondoljuk, a robbanás hatására egy ún. magnetár keletkezett, egy olyan gyorsan forgó neutroncsillag, amelyben a mágneses térerősség rendkívüli módon összesűrűsödött, a földinek több mint 100 billiószorosára.” – nyilatkozta Chris D’Andrea, a tanulmány társszerzője és a Pennsylvania Egyetem posztdoktori kutatója. “Ha megnézzük, a hipernóva fénye hogyan változik az időben, az nagyon jól illeszkedik az elméleti modellekben számított gyorsan forgó magnetárok esetével. A kibocsátott energia2 beleütközik a korábban a robbanás során ledobódott anyagba, erősen megnövelve annak fényét.” Pontosan ez követhető a DES16C2nm fénygörbéjében.

Mag-összeomlásos szupernóvák ábrázolása a kollapszár fajtája szerint. A DES16C2nm fénygörbéje alapján az összeomlás után egy magnetár keletkezett (jobb felső kis kép), melynek anyag- és energiakilövellése tovább fűtötte a körülötte lévő ledobódott anyagot. Művészi grafika, forrás: Tokiói Egyetem/Kavli IPMU

Mathew Smith, a Southampton-i Egyetem kutatója és a tanulmány első szerzője szerint ezen szupernóvák UV tartományban történő vizsgálatával információt nyerhetünk a keletkező fémek mennyiségéről és a robbanás hőmérsékleti viszonyairól. Mindkettő kulcsfontosságú ahhoz, hogy megértsük mi okozza ezeket a kozmikus robbanásokat és hogyan mennek végbe.

A folyamatok pontos megismerésével abban bízunk, hogy egy sokkal fényesebb standard gyertyát3 fejlesztünk, amellyel még távolabbi objektumok távolságát tudjuk pontosan meghatározni.

Jelenleg a csillagászok az Ia típusú szupernóvákat szokták legelterjedtebben standard gyertyának használni, mert (bizonyos megkötésekkel) közel azonos a fényerejük, ami azt jelenti, hogy látszólagos fényességük csak a távolság függvénye. Mivel a hipernóvák akár 100-szor fényesebbek is lehetnek, mint az Ia típusú szupernóvák, a csillagászok szeretnék a hipernóvákat használni a nagyobb távolságok esetében.

“A trükk, hogy ezt megtehessük – mondta D’Andrea – “az az, hogy annyi ilyen objektumot detektálunk, amennyi csak lehetséges. A cél, hogy fizikai kapcsolatot találjunk a fényesség és az egyéb fizikai paraméterek, valamint azok időbeni változása között. Mivel elég sok hipernóvát ismerünk, a kutatók képesek lesznek előbb-utóbb “szabványosítani” ezeket, ahogy az Ia típusúak esetében is tettük korábban.

Bár a DES folytatja a szupernóvák ezen ritka típusú példáinak keresését, a küldetése már csak egy évig tart. Szerencsére a közeljövőben jóval nagyobb felmérések indulnak, mint pl. a Large Synoptic Survey Telescope, amely alig pár éjszaka alatt szinte a teljes égboltot felmérik, rendkívül magasra emelve a szupernóva-robbanások detektálásának esélyét. Bob Nichol társszerző, a Portsmouth-i Egyetem asztrofizika professzora szerint: “Az ilyen felfedezések az empirikus tudomány fontosságát mutatják. Néha csak ki kell menned és fel kell nézned az égre, hogy valami csodálatos dolgot találj.”

Forrás: astronomy.com

Szakcikk: iopscience.iop.org

[1] Ilyen felvillanást akár szupernóva-imposztorok is okozhatnak. Ahhoz, hogy kétséget kizáróan megbizonyosodjunk, a galaxisban tényleg egy csillag robbant fel, spektroszkópiai vizsgálatok is szükségesek. A legtávolabbi szupernóva, melyet feltételezünk, de nem erősítették meg spektroszkópiai mérésekkel, az az SN1000+0216 ami z~3,9-nél, vagyis kb. 12 milliárd fényévre tűnt fel.

[2] Egy magnetár (vagy bármely gyorsan forgó, erős mágneses térrel rendelkező égitest) ha akkréciót végez, akkor a behulló anyag egy részét a gyors forgása és az erős mágneses tere miatt nem nyeli el, hanem két, a forgástengelyével megegyező irányú anyagsugár (jet) formájában kilövi, amely erős gamma-sugárzó.

[3] Ismert abszolút fényességű objektum látszó fényessége csak az objektum és a megfigyelő közötti távolság (és az esetleges fényelnyelés) függvénye. Az olyan objektumot nevezzük standard gyertyának, aminek ismert az abszolút fényessége, így távolságot lehet vele számítani.

Hozzászólás

hozzászólás