Csillagrobbanás, ami semmit sem hagy maga után
Most először találtak bizonyítékot egy különös szupernóva-típus létezésére, amelyről eddig nagyrészt csak elméletek születtek: a csillagrobbanásra, ami semmit sem hagy maga után.
A világegyetem életének korai szakaszában a Napnál százszor nagyobb csillagok számítottak gyakorinak. Ezek valószínűleg más módon alakultak ki, mint a mai csillagok, és másként is pusztultak el. A mostanában megfigyelt szupernóvák maradvány-neutroncsillagot vagy csillaganyag-csomókkal körülvett fekete lyukat hagynak maguk után. A legelső, nagy tömegű csillagokra azonban teljes megsemmisülés várt.

(Fent: Művészi illusztráció az SN 2016iet jelzésű pár-instabilitási szupernóváról. (Forrás: Gemini Observatory / NSF / AURA / illustration by Joy Pollard)

Legalábbis az elmélet szerint. Sebastian Gomez (Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian) és munkatársai úgy gondolják, hogy példát találtak egy ilyen típusú, nagy tömegű csillag robbanására. Az SN 2016iet jelzésű szupernóváról végzett megfigyeléseikről augusztus 15-én számoltak be az Astrophysical Journal szaklapban. Azt állítják, hogy pár-instabilitási szupernóvát találtak.

Amikor egy átlagos, nagy tömegű csillag kifogy a tüzelőanyagából, a magja összeroskad, és sokkal kisebb, sokkal stabilabb formát vesz fel: vagy neutroncsillag, vagy fekete lyuk válik belőle. A létrejött kompakt objektum jóval azután is fennmarad, hogy az általa kiváltott fordított lökéshullám áthaladna a csillag külső rétegein, hatalmas robbanást idézve elő.

Amikor azonban egy csillag több tucatszor nagyobb tömegű, mint a Nap, akkor – legalábbis elméletben – a robbanás másképp zajlik le. A mag olyannyira felmelegszik, hogy elektronok és azok antianyagpárjai, pozitronok jönnek létre benne. A neutroncsillag neutronjaival ellentétben az elektron–pozitron pároknak nincs módjuk arra, hogy megvédjék a magot a gravitáció roppant erejével szemben, így a csillag összeomlása nem áll meg. Mielőtt azonban az anyag egy fekete lyuk szingularitásában eltűnhetne, beindul egy megszaladó, a teljes csillagot felrobbantó fúzió. Ezt nevezik pár-instabilitási szupernóvának.

Mostanáig ez inkább csak elmélet volt. Eddig csak kevés jelöltet figyeltek meg, így például a 2007bi és az ASASSN-15lh jelzésű szupernóvákat. A kutatóknak egyik esetben sem sikerült elég információt összegyűjteniük a csillag robbanás előtti tömegéről és többi tulajdonságáról.

Az SN 2016iet jelzésű szupernóva azonban más. A kutatóknak sikerült közvetlen megfigyelési adatokat gyűjteniük, amikor a Gaia felvételei között egy automatikus keresés megtalálta a szupernóvát. A Catalina Real-Time Transient Survey (CRTS) és a Pan-STARRS égboltfelmérő program szintén észlelte 2017 januárjában és márciusában a szupernóvát.

Ezek a megfigyelések igazolták, hogy a robbanás valószínűleg semmilyen maradványt nem hagyott hátra. Azt is kimutatták, hogy a felrobbant csillag elszigetelt volt: elképesztő távolságban, 54 ezer fényévre volt az apró törpegalaxistól, amelyhez tartozott. Az izgatott kutatók 2017 áprilisában a 6,5 méteres chilei Magellan-Baade teleszkóppal, majd a következő években több más földi távcsővel is rögzítették a szupernóva spektrumát.

A 6,5 méteres Magellan-Baade teleszkóppal készített felvételen az SN 2016iet jelzésű szupernóva és legvalószínűbb gazdagalaxisa. (Forrás: Las Campanas Observatory)

Az első spektrum nem mutatta hidrogén jelenlétét, ezért a csillagászok az I-es típusba sorolták a szupernóvát. Megmérték a távolságát is, és kiderült, hogy a fénye majdnem egymilliárd évet utazott, míg a Földre ért. A részletes adatok azonban egyik ismert szupernóva típusra sem emlékeztettek.

„Amikor rájöttünk, mennyire szokatlan az SN 2016iet, felvetődött bennem a kérdés: valamit nagyon elszúrtunk az adatokkal?” – mondja Gomez.

A csillagászok több földi távcsővel is készítettek felvételeket, végigkövetve a szupernóva halványodását. A fénygörbe fontos volt a robbanás lehetséges forgatókönyveinek kidolgozásához. A kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy a csillag tömege a robbanás előtt 55–120-szor volt nagyobb a Napénál, pedig valószínűleg 200 naptömegnyi óriásként kezdte az életét. Bár az idők során apránként elveszíthette néhány külső rétegét, úgy egy évtizeddel a robbanás előtt nagyobb mennyiségben kezdte ledobni magáról az anyagot, nagyjából három naptömegnyit évente.

A felrobbant csillag környezete ráadásul nagyon kevés hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemet tartalmaz, csillagászati szakkifejezéssel alacsony fémtartalmú. Ez arra utal, hogy a csillag egy viszonylag ősi környezetben született és halt meg, ami nem sokat változott az ősrobbanás óta. A csillag tömegét és környezetét tekintve hasonló a világegyetem első csillagaihoz, így ideális pár-instabilitási szupernóva jelölt.

„Ez az első eset, hogy képesek voltunk megmérni a szülőégitest tömegét és fémtartalmát, és láthatjuk, hogy azok megfelelnek az elméleti elvárásoknak.” – mondja Gomez.

„A pár-instabilitási szupernóvák elmélete már több évtizedes, de végre megvan az első észlelésünk, ami az éppen szükséges tömeggel bíró haldokló csillagot megfelelő viselkedésűnek mutatja, továbbá egy alacsony fémtartalmú törpegalaxisba helyezi. Ez hatalmas előrelépés.” – tette hozzá Edo Berger (Harvard University), a tanulmány társszerzője.

A tanulmány teljes szövege az alábbi linken érhető el: SN 2016iet: The Pulsational or Pair Instability Explosion of a Low Metallicity Massive CO Core Embedded in a Dense Hydrogen-Poor Circumstellar Medium
Közzétette: www.fenyorveny.hu 
Ha tetszett a cikk, oszd meg ismerőseiddel is, még több érdekességért, képért és videóért pedig látogass el FACEBOOK oldalunkra! Csatlakozz PINTERESTÜNKHÖZ és INSTAGRAMMUNKHOZ is! Vagy iratkozz fel a napi HÍRLEVÉLRE, hogy ne maradj le a friss hírekről!



Sky & Telescope
csillagaszat.hu
Oszd meg vagy küldd tovább: / Share To:

Post A Comment: