2011.09.09. - Ketyegő időzített bombákkal van tele a Galaxis?

Egy új kutatás szerint a Tejútrendszerben ezrével létezhetnek olyan idős csillagok, amelyeket paradox módon csak gyors tengelyforgásuk tart egyben, ha lelassulnak, szupernóvaként robbannak fel.

A Keanu Reeves, Sandra Bullock és a nemrégiben elhunyt Dennis Hopper főszereplésével készült hollywoodi szuperprodukcióban - Speed (1994), Magyarországon Féktelenül címmel játszották - egy utasokkal teli autóbusznak kellett folyamatosan minimum ötven mérföld/órával haladnia szó szerint árkon-bokron keresztül, mivel ha sebessége a kritikus érték alá csökken, akkor a rajta elhelyezett bomba működésbe lép. Egy új vizsgálat szerint a Tejútrendszerben ezrével létezhetnek olyan öreg csillagok, melyek csak azért nem robbannak fel szupernóvaként, mert gyorsan forognak a tengelyük körül, de ha lelassulnak, akkor a kataklizma azonnal bekövetkezik. A kutatás vezetője, Rosanne Di Stefano (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) szerint ilyen "időzített bombát" ugyan még nem találtunk a Galaxisban, de ennek az lehet az oka, hogy eddig nem a megfelelő jeleket kerestük.

Di Stefano és munkatársai az Ia típusú szupernóva-robbanásokat vizsgálták, melyek idős, kompakt fehér törpe csillagok destabilizációjakor következnek be. Ha a fehér törpék tömege meghaladja az ún. Chandrasekhar-határt, ami a Nap tömegének 1,4-szerese, akkor a gravitáció legyőzi a többi, ellenében a stabilitást biztosító erőt, az objektum összeroppan, közben újra beindul benne a korábban már leállt fúzió és a robbanásszerű folyamat szétveti a csillagot. Van azonban két lehetőség, amivel a fehér törpék átléphetik a kritikus tömeghatárt úgy, hogy az explózió magasabb tömegértéknél következzen be. Az egyik az, ha a fehér törpe egy donorcsillagtól (kísérőtől) anyagot szív el, a másik pedig az, ha a robbanás két fehér törpe összeolvadásának eredménye. A kutatók többsége az első forgatókönyvet favorizálja, melynek esetében azonban látnunk kellene bizonyos jeleket, ezek viszont a legtöbb Ia típusú robbanás esetében nem figyelhetők meg. Például a robbanáshoz közel detektálnunk kellene csekély mennyiségű hidrogén és hélium nyomát, de ilyen nem látszik. A keresett gáznak a fehér törpe által nem akkretált anyagból vagy a robbanás során szétszakadt kísérőből kellene származnia. A csillagászok az explóziót esetleg túlélő donorok nyomai után is kutattak már, de sikertelenül.

Fantáziarajz a szuper-Chandrasekhar állapotból lelassuló fehér törpe Ia típusú szupernóva-robbanásáról, amelynek elszenvedője a Szaturnuszhoz hasonló elképzelt bolygókísérője is.
[David A. Aguilar (CfA)]

Di Stefano és kollégái szerint a problémákat a fehér törpe gyorsuló, majd lassuló forgásának figyelembe vétele oldhatja meg. A felpörgés/lelassulás folyamata ugyanis jelentős késleltetést okozhat az akkréció ideje és a robbanás bekövetkezte között. Amint a fehér törpe begyűjti a ráspirálozó anyagot, ezzel impulzusnyomatékot is nyer, aminek következtében forgása felgyorsul. Ha elég gyorsan forog, a centrifugális erők hatékonyan járulhatnak hozzá a gravitáció ellensúlyozásához, így a fehér törpe robbanás nélkül túllépheti a kritikus tömeghatárt és ún. szuper-Chandrasekhar csillaggá válhat. Ez az állapot azonban csak időleges, ha ugyanis az akkréció üteme csökken, vagy az leáll, akkor a fehér törpe fokozatosan lelassul, és egy adott szögsebesség alatt be fog következni a kataklizma. Di Stefano szerint kutatásuk tehát az impulzusnyomaték döntő fontosságára hívja fel a figyelmet, melyet akkor is kellő súllyal kell figyelembe venni, ha ez "nehéz tudomány". A lassulási folyamat akár milliárd éves eltérést is eredményezhet az akkréció befejeződése és a szupernóva-robbanás bekövetkeztének időpontja között, ez az eltolódás viszont lehetővé teszi a kísérőcsillag további fejlődését - akár a fehér törpe állapot eléréséig -, illetve az akkréció maradékanyagának teljes disszipációját is.

Becslések szerint a Tejútrendszerben minden ezer évben három Ia típusú szupernóva-robbanás várható. Ha egy tipikus szuper-Chandrasekhar fehér törpének több millió évig tart a lelassulás, akkor a számítások szerint a Föld néhány ezer fényéves környezetében tucatnyi robbanás előtti rendszernek kell lennie. Ezek detektálása egyáltalán nem lesz egyszerű, de például a Pan-STARRS és az LSST (Large Synoptic Survey Telescope) távcsöveket használó égboltfelmérő projektek jó eséllyen akadhatnak majd rájuk a közeljövőben.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2011.09.06.