Távcsővégeken a Tűzijáték-galaxis tizedik szupernóvája

4847

Földfelszíni és űrtávcsöves adatsorok, “fajsúlyos” asztrofizikai analízis: magyar szerzők vezetésével született átfogó elemzés az SN 2017eaw jelű szupernóváról.

A szupernóva-kutatók számára a 2017-es év egyik legfontosabb napja május 14-e volt: egy amerikai amatőrcsillagász, Patrick Wiggins ezen a napon jelentette be egy új objektum felbukkanását egy viszonylag közeli galaxisban a kutatói közösség ezt a célt szolgáló fórumán. Még aznap megszülettek a megerősítő színképfelvételek, és kiderült, hogy egy nagy tömegű, a robbanás előtt hidrogénben gazdag csillag életét lezáró (ún. II-es típusú) robbanásról van szó. Az SN 2017eaw jelöléssel ellátott, a hazai amatőrcsillagászok számára is izgalmas fotótémát jelentő csillagrobbanás az NGC 6946 sorszámú, közkedveltebb nevén a Tűzijáték-galaxisban bukkant fel; az elnevezés arra utal, hogy az utóbbi bő egy évszázadban, mióta képesek vagyunk extragalaktikus csillagrobbanások felfedezésére, ebben a galaxisban ez volt a tizedik ilyen, megfigyelt esemény (ami rekordnak számít).

Közelsége miatt az SN 2017eaw hamar a teljes nemzetközi kutatói közösség érdeklődésének célkeresztjébe került; az elmúlt majdnem két évben rengeteg mérés született az objektumról, a röntgentől az ultraibolya és látható tartományon át egészen az infravörös és rádiótartományokig bezárólag. Sőt, a Hubble- és Spitzer-űrtávcsövek korábbi, archív felvételeinek áttekintése során több kutatócsoportnak sikerült beazonosítania egy vörös szuperóriás csillagot a szupernóva koordinátáin, ami jó eséllyel a szülőcsillag robbanás előtti állapotát tükrözheti (az ilyen közvetlen szülőcsillag-beazonosítás egyelőre meglehetősen ritka, csak a legközelebbi szupernóvák esetén van rá esély).

Bár a csillagászati kutatások — egy egészséges közegben — alapvetően nem a dicsőség hajszolásáról szólnak, egy-egy kiemelten fontosnak számító, átmeneti jellegű vagy hirtelen változást mutató égi objektum esetén van azért némi presztízsértéke, hogy melyik kutatói közösség jelentet meg először átfogó tanulmányt (vagy akár egy rövidebb, egy-egy, különlegesen érdekesnek tűnő részletre fókuszáló munkát). Természetesen erre általában akkor van igazán esély, ha több, a témával foglalkozó kutató (vagy kutatócsoport) összefog egymással; hiszen míg egy adott kutató közösségnek mondjuk kizárólagos hozzáférése van egy adott jellegű, megfigyelési adatsorhoz, egy másik kutató/csoport a meglévő adatok elméleti modellekkel való összevetésében lehet szakértő. A jól és sikeresen működő kutatócsoportoknál általában minden szükséges lépéshez értenek, de még ennek fényében is érdemes törekedni az együttműködésre, részben a különböző jellegű adatsorok egyesítése, részben a mindig produktív együttgondolkodás céljából is.

Az NGC 6946 jelű galaxisban feltűnt SN 2017eaw jelű szupernóvának a felfedezéstől számított egy napon belül megörökített, színes kompozit képe (MTA CSFK Piszkéstetői Obszervatórium, 60/90 cm-s Schmidt-távcső, Vida Krisztián).

Ez a folyamat játszódott le az említett SN 2017eaw szupernóva esetében is, amelyet — a felfedezés napjától kezdve — a hazai kutatók is nyomon követtek az MTA CSFK Piszkéstetői Obszervatóriumának 60/90 cm-s Schmidt-távcsövével. A szupernóva fényességváltozásának nyomon követését lehetővé tévú fotometriai adatsorok mellett a Vinkó József által vezetett — a Szegedi Tudományegyetemen, illetve az MTA CSFK Csillagászati Intézetében működő — asztrofizikai kutatócsoport számára (a Texasi Egyetemmel való, bő egy évtizedes együttműködésnek köszönhetően) a texasi McDonald Obszervatórium 10 méter átmérőjű távcsövével rögzített színképfelvételek is közvetlenül rendelkezésre álltak.

A magyar szupernóva-kutatók emellett az egyik legsikeresebb, a szupernóvák és egyéb átmeneti (tranziens) jelenségek nyomon követésére szakosodott hálózattal, a világszerte több kisebb távcsővel rendelkező Global Supernova Project-tel is kapcsolatban állnak. Az ő fotometriai és spektroszkópiai adatsoraikat a fentebb említettekkel egyesítve egy nagyon jó időbeli lefedettségű és minőségű, a robbanást követő bő másfél évig terjedő adathalmaz született meg, sokrétű és részletes vizsgálatokra teremtve ezzel lehetőséget. A 2017eaw-t ráadásul több, különböző hullámhossz-tartományban működő űrtávcsővel (Swift: ultraibolya és optikai, Spitzer: infravörös, Chandra: röntgen), illetve földi rádióteleszkópokkal is vizsgálták; ezen mérési adatok nagy része szinte azonnal publikusan elérhető volt, így a kutatók ezeket is fel tudták használni munkájuk során.

A Piszkéstetői Schmidt-távcsővel (üres körök) és a Global Supernova Project obszervatóriumaiban (telt körök) különböző szűrőkkel (azaz különböző optikai hullámhossz-sávokban) rögzített fotometria adatok. A jobb oldali ábrán látható, hogy a robbanás sugárzása – alapvetően a relatív közelség miatt – még másfél évvel a robbanás után is követhető az alapvetően kis átmérőjűnek számító távcsövekkel, és hogy az esemény az ún. “platós” (II-P) fénygörbéjű, hidrogénben gazdag csillag robbanása volt. A bal oldali ábrán a robbanást követő, bő egy hónapnyi fényességváltozás látszik kinagyítva: az egyes szűrőkben az első 10 nap során megfigyelhető “púpok” a kutatók feltevése szerint a robbanási lökéshullámnak a közeli, csillagkörüli anyaggal való kölcsönhatás eredményei (Szalai T. és mtsai, 2019).

A szegedi és budapesti kutatók által vezetett munka talán legfontosabb eredménye az lett, hogy — egy korábbi, szintén ebben a galaxisban feltűnt szupernóva, az SN 2004et adatait is felhasználva — sikerült pontosítani a gazdagalaxis távolságát (22,3±2,1 millió fényév). Ez, érdekes módon, mintegy 30 százalékkal nagyobb értéknek adódott, mint a korábbi, részben szintén szupernóvák adataira alapozott távolságérték, de összhangban van a legújabb, egyéb módszerek alapján becsült távolságokkal. Szintén fontos eredmény, hogy az ultraibolya, látható és infravörös járulékot egyaránt tartalmazó (ún. bolometrikus) fénygörbe modellezése révén sikerült becslést tenni a robbanás legfontosabb fizikai paramétereire és a csillag robbanás előtti tömegére (ez utóbbi kb. 15 naptömegnek adódott, ami összevág az archív űrtávcsöves felvételek alapján feltételezett vörös szuperóriás teóriával). A különböző, űrtávcsöves adatsorok elemzése alapján sikerült azt is megerősíteni, hogy a robbanás lökéshullám-frontja kölcsönhatásba léphetett a csillagról még a robbanás előtti évtizedekben/évszázadokban ledobódott, lassabban terjedő anyaggal, ahogyan ezt korábbi vizsgálatok is feltételezték.

Bal oldal: az SN 2017eaw ultraibolya, látható és infravörös járulékot egyaránt tartalmazó (ún. bolometrikus) fénygörbéje, összehasonlítva két közelmúltbeli, szintén II-P típusú objektum (SN 2012aw és 2013ej) hasonló adatsoraival; látszik, hogy a 2017eaw az átlagosnál némiképp nagyobb energiakibocsátású esemény volt. Jobb oldal: a világoskék csíkkal jelzett megfigyelési adatsor kétkomponensű (“core” + “shell”, azaz “mag” + “héj”) modellje, kétféle ionizációs hőmérséklettel számolva; a szegedi kutatók (Nagy Andrea és Vinkó József) által fejlesztett modell segítségével meghatározhatóvá váltak a robbanás legfontosabb fizikai paraméterei, pl. a robbanás energiája, vagy a ledobódott anyag tömege (Szalai T. és mtsai, 2019).

A magyar és amerikai szerzők mellett izraeli, finn, cseh és kínai intézetek kutatóinak közreműködésével készült szakcikket az Astrophysical Journal folyóirat fogadta el közlésre. A cikkben bemutatott kutatási eredményeket magyar részről a GINOP-2.3.2-15-2016-00033 „Tranziens Asztrofizikai Objektumok” projekt, a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH) OTKA PD112325 jelű pályázata, a Magyar Tudományos Akadémia LP2018-7/2018 jelű Lendület-programja, valamint az Emberi Erőforrások Minisztériuma UNKP-17-2 kódszámú Új Nemzeti Kiválósági Programja támogatta.

Hozzászólás

hozzászólás