SN 2019muj: magyar csillagászok új vizsgálata segít jobban megérteni a kisebbet robbanó fura szupernóvák családját

2262

A szupernóvák, vagyis a felrobbanó csillagok kutatásában az előrelépés gyakran a vakszerencsén múlik. Egyrészt nem lehet megjósolni, hogy hol, mikor és milyen szupernóva fog felbukkanni; másrészt pedig az egyes szupernóvatípusok megismerésében való előrelépéshez gyakran egy különleges robbanásra van szükség. Ilyen lehet például egy extrém módon fényes vagy egy rendkívül korán felfedezett szupernóva, az ún. Iax típusú objektumok esetében azonban éppenséggel egy átlagos erejű robbanás hiányzott.

Fantáziarajz egy szupernóva-robbanásról.

Az Iax-ek a csillagrobbanások egyik fő csoportját alkotó Ia típusú szupernóvák különleges “kistestvérei”. Ugyanúgy fehér törpecsillagok termonukleáris úton történő robbanásaiból keletkeznek, és ugyanazok a kémiai elemek alkotják a szétrepülő gázfelhőt, ám a közönséges Ia szupernóvákkal szemben jóval alacsonyabb az abszolút fényességük. Az igazi furcsaságukat azonban a változatosságuk adja: míg egy normál Ia típusú szupernóva (abszolút) fényessége kb. -19,4 magnitúdó a maximuma idején, addig az Iax szupernóváké -14 és -18,5 magnitúdó között szór – ez közel százszoros luminozitásbeli különbséget jelent az Iax alcsoport két szélsőértéke között. Közös tulajdonságaik jóformán csak a hasonló színképjegyeikre, illetve az Ia szupernóváktól jelentősen eltérő spektrális fejlődésükre korlátozódnak. Egy ennyire változatos objektumcsoport eredetére nem könnyű megtalálni a megfelelő magyarázatot – már ha az Iax szupernóvák fizikai jellemzői valóban hasonlóak, nem pedig csak véletlenül hasonlítanak egymásra.

A szakcikkek által részleteiben vizsgált Iax-típusú szupernóvák abszolút fényességei.

Mostanáig azonban jóformán csak az Iax szupernóvák extrém példáinak tanulmányozására volt érdemi lehetőség. Az eddig megjelent szakcikkek kb. tíz, viszonylag fényes Iax tulajdonságait vizsgálták, valamint 2-3 esetben extrém halvány robbanásokat is sikerült górcső alá venni. A közepesen fényes Iax-ek azonban mindeddig hiányoztak a repertoárból. Nem mintha nem léteznének, sőt néhányat sikerült is felfedezni az évek folyamán, azonban egyikről sem állnak rendelkezésünkre olyan jó minőségű adatsorok, amelyek alapján részletekbe menő elemzést lehetne folytatni a szupernóvák fizikai és kémiai tulajdonságairól. Vagyis az a furcsa helyzet állt elő, hogy az Iax szupernóváknál előbb ismertük meg a különlegességeket, mint az átlagos objektumokat. Ebbe a helyzetbe hozott változást az SN 2019muj.

Az SN 2019muj és a neki otthont adó VV 525 spirálgalaxis. (Kép: Barna és mtsai. 2020)

A szupernóvát 2019. augusztus 7-én fedezte fel az ASAS-SN automatikus tranzienskereső megfigyelőrendszer a VV 525 spirálgalaxisban. Az első színkép felvételét követő osztályozás alapján egy fiatal, még fényesedő Iax típusú szupernóvaként azonosították az objektumot. Mivel a megfigyelt (ún. látszó) fényessége viszonylag magas volt, ezért lehetőség kínálkozott a hosszú távú fotometriai és spektroszkópiai nyomon követésére, így a szupernóva-követő programok sorra vették fel az SN 2019muj-t a megfigyelési programjukba. A későbbi fénygörbeillesztések révén megállapítható volt, hogy a szupernóva mindössze 4,5 nappal ezt megelőzően robbant fel, ezzel az SN 2019muj lett az egyik legkorábban felfedezett Iax szupernóva a szakirodalomban. A széles körű együttműködésnek köszönhetően az eddigi legteljesebb mérési adatsorokat sikerült felvenni egy Iax szupernóváról, ráadásul a földfelszíni megfigyeléseket kiegészítették a Swift-űrtávcső ultraibolya tartományon végzett fényességmérései is. Az összesen hét teleszkópra kiterjedő megfigyelési programban részt vett a Chilében található 3,6 méteres NTT obszervatórium mérési adataira támaszkodó ePESSTO+ kutatói együttműködés is, amelynek keretében magyar csillagászok is bekapcsolódtak az SN 2019muj vizsgálatába.

Az ESO NTT (New Technology Telescope) obszervatóriumának kupolája La Silla-ban. (Kép: ESO)

Hogy megválaszoljuk az Iax-ek közös eredetéről szóló kérdést, az SN 2019muj-t a lehető legtöbb szempont alapján hasonlítottuk össze a halványabb és fényesebb Iax típusú szupernóvákkal. Mindezek alapján az SN 2019muj nem csak fényesség tekintetében, de a szétrepülő gázfelhő tömegét, hőmérsékletét és sebességét illetően is “középszerűnek” bizonyult. Más szavakkal ez azt jelenti, hogy az Iax típusú szupernóvák (valószínűsíthetően) összes fizikai paramétere folytonosan változik a valódi fényességükkel. Amennyiben két vagy több különböző robbanási forgatókönyv eredményezné az Iax csoportba sorolt szupernóvákat, úgy ez a folytonosság erősen valószínűtlen lenne – következésképp újabb bizonyíték mutatkozik a közös eredetükre.

A közös eredet legígéretesebb elmélete az ún. deflagrációs robbanás, amelynek során a fehér törpét szétvető fúziós hullám a közegbeli hangsebességnél lassabban halad. Ez tipikusan gyengébb robbanásokat eredményez, a szétrepülő gázfelhőben pedig a nagyfokú keveredések miatt mindenhol megtalálható benne a fehér törpe eredeti anyagát képező szén és oxigén. Az SN 2019muj színképeinek modellezése azonban azt tárta fel, hogy a szén csak a szupernóva külső részein jellemző, míg a belső régiókban a jelen modellek alapján kizárható a jelenléte. Az eredmény önmagában még nem jelent paradigmaváltást az Iax szupernóvákra szabott robbanási modellek terén, a deflagrációs robbanások ugyanis jól magyarázzák az SN 2019muj minden más tulajdonságát. Valószínűsíthető azonban, hogy a jövőben ezen robbanási modell elméletének finomhangolására lesz szükség.

Az SN 2019muj színképillesztésekből becsült kémiai összetétele. A vízszintes tengelyen lévő sebességek a szupernóva homológ tágulása miatt radiális koordinátáknak feleltethetőek meg: az alacsonyabb sebességek a táguló szupernóva-burok belső, míg a nagyobb sebességek annak külső részét jellemzik. (Forrás: Barna és mtsai. 2020)

Az SN 2019muj története ezzel még nem ért véget. 2019 novembere és 2020 márciusa között ugyanis két óriástávcső, a Hawaii-on található 10 méteres Keck, valamint a chilei 8,2 méteres VLT is folytatta az akkor már erősen halványodó szupernóva spektroszkópiai nyomon követését. A késői mérésekkel már egészen más kérdésekre keressük a válaszokat – például, hogy az Iax szupernóvák robbanásai után keletkeznek-e maradvány objektumok.

A kutatást a Tranziens Asztrofizikai Objektumok GINOP-2-3-2- 15-2016-00033 pályázat támogatta. Az eredményeket részletező szakcikk az MNRAS folyóiratban jelent meg.

Hozzászólás

hozzászólás