2014.07.15. - Megfigyelték a kozmikus por keletkezését

Az SN 2010jl szupernóva spektroszkópiai észlelései alapján kiderült, hogy ezekben a kozmikus porgyárakban nem csak közvetlenül a robbanás után keletkezik a por, hanem még a kataklizma után évekkel is.

A galaxisokban található kozmikus por eredetének kérdése máig nem megoldott probléma. Tudjuk, hogy az elsődleges források valószínűleg a szupernóva-robbanások, különösen a korai univerzumban, egyelőre azonban nem tisztázott, hogy a porszemcsék hol kondenzálódnak és növekednek. Az sem világos, hogy a létrejött szemcsék hogyan kerülhetik el a pusztulást a nagy csillagkeletkezési ütemmel bíró galaxisok nyújtotta meglehetősen barátságtalan környezetben. Az ESO VLT távcsőegyüttesével végzett spektroszkópiai megfigyelések azonban talán fellebbenthetik a fátylat a rejtély részleteiről.

Egy nemzetközi kutatócsoport az X-shooter spektrográfot használta az SN 2010jl jelű szupernóva optikai és közeli infravörös tartománybeli megfigyeléséhez, mégpedig kilenc alkalommal a robbanást követő hónapokban, illetve egyszer a robbanás után 2,5 évvel. A szokatlanul fényes, IIn típusú szupernóva-robbanás az UGC 5189A katalógusjelű törpegalaxisban következett be. A típusmegjelölésben a 'II' arra utal, hogy egy nagy, a Napét legalább nyolcszorosan meghaladó tömegű csillag pusztulását jelző eseményről van szó, az 'n' pedig arra, hogy a spektrumában keskeny (narrow) hidrogénvonalak láthatók, melyek a robbanás közben ledobott és a szülőcsillagról már korábban eltávozott anyag kölcsönhatásának eredményeként gerjesztődtek. A kutatás vezetője, Christa Gall (Aarhus University) szerint a kilenc korábbi észlelés adatainak kombinálásával először nyílt lehetőség annak közvetlen mérésére, hogy a szupernóva körüli por a különböző hullámhossztartományokban hogyan nyeli el az elektromágneses sugárzást, így pedig a korábbiaknál sokkal többet tudhatunk meg magáról a porról.

Fantáziarajz a szupernóva-robbanás utáni porképződésről. Az új VLT-észleléseknek megfelelően a folyamat két lépésben zajlik: rögtön a robbanás után elindul és hosszú ideig tart.
[ESO/M. Kornmesser]

A kutatók úgy találták, hogy a por keletkezése nem sokkal a robbanás után megindul, majd ezután még hosszú ideig folytatódik. Az új mérések azt is felfedték, hogy mekkorák a porrészecskék és miből állnak. Ezek az újdonságok egy lépéssel már túlmutatnak a nemrégiben az ALMA antennarendszer észlelései alapján a híres SN 1987A szupernóva körüli porkeletkezésről kapott eredményeken. Gall és munkatársai szerint a mikrométernél nagyobb átmérőjű porszemcsék gyorsan keletkeztek a csillag körüli sűrű anyagban. Bár emberi léptékkel mérve ez nagyon kicsi, a kozmikus por esetében nagy szemcseméretnek számít és valójában ez a meglepően nagy méret az, ami a porrészecskéket megóvja a romboló folyamatok hatásaitól. A korábbi ALMA-eredménynek is az volt az egyik megválaszolatlan kérdése, hogy a szupernóva-maradványok rendkívül barátságtalan környezetében hogyan maradhatnak meg a szemcsék. Az új eredmények szerint erre az a válasz, hogy ugyan nem várt módon, de elegendően nagyok a romboló hatások túléléséhez. A kutatócsoport egyik tagja, Jens Hjorth (Niels Bohr Institute, University of Copenhagen) szerint ilyen méretű szemcsék megjelenése a robbanás után nem sokkal azt jelzi, hogy nagyon hatékony folyamat hozza létre őket, de egyelőre még egyáltalán nem tudják, hogy pontosan hogyan is történik ez.

A Hubble-űrteleszkóp felvétele az UGC 5189A katalógusjelű törpegalaxisról, amelyben az SN 2010jl jelű fényes szupernóva felrobbant. A kép még a robbanás előtt készült, a szülőcsillag helyét a nyíl jelzi.
[ESO]

Azt azonban már sejtik, hogy a porkeletkezési folyamatnak hol kellett végbemennie: abban az anyagban, ami a csillagról még a robbanás előtt távozott. A szupernóva-robbanás kifele haladó lökéshulláma ebben egy hideg, sűrű héjat hozott létre, amelyben a feltételek éppen megfeleltek a porszemcsék kialakulásához és növekedéséhez. Az észlelések szerint tehát a por egy második hullámban, a robbanás után több száz nappal is keletkezik, mégpedig a ledobott anyag hatására. Ha az SN 2010jl esetében a porkeletkezés a most megfigyelt ütemnek megfelelően folytatódik, akkor 25 évvel a robbanás után a becslések szerint mintegy fél naptömegnyi por lesz majd a maradványban, ami nagyon hasonló az SN 1987A esetében becsült értékhez.

Azt már eddig is tudtuk, hogy a szupernóva-maradványokban nagyon sok por van, de ennek csak egy töredék részét tudtuk magyarázni a közvetlenül a robbanás után bekövetkező porkeletkezéssel. Gall szerint az új felfedezés feloldja ezt az ellentmondást, hiszen a maradék - ez a nagyobb rész - létrejöttét is indokolja.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• eso1421 - Science Release