2014.09.12. - Huszonegy évig rejtőzködött a robbanást túlélő kísérő

Huszonegy évvel a kataklizma után sikerült detektálni az M81 spirálgalaxisban 1993-ban feltűnt SN 1993J jelű szupernóva robbanást túlélő kísérőcsillagát, amely fontos szerepet játszott az eseményhez vezető folyamatban.

Amerikai kutatók - többek között a Hubble-űrtávcső adatai alapján - 21 évvel a robbanás után felfedezték egy ritka típusú szupernóva kísérőcsillagát. A megfigyelés alátámasztja az elméletet, miszerint az explóziót egy kettős rendszer főcsillaga szenvedte el, miután jelentős mennyiségű anyagot adott át a másodkomponensnek. Ez az első eset, hogy a kutatók viszonylag jól behatárolt értékeket tudtak meghatározni egy IIb típusú szupernóva kísérőjének fizikai paramétereire: meg tudták becsülni a túlélő csillag luminozitását és tömegét is, fontos információkat nyerve így a robbanást megelőző állapotokról. A kutatás vezetője, Ori Fox (University of California at Berkeley) szerint a kettősség nagy valószínűséggel azért szükséges, hogy a főcsillag a robbanás előtt el tudja veszíteni a külső, hidrogénben gazdag burkának nagy részét. Egészen eddig azonban nem jártak sikerrel azok a próbálkozások, amelyek a megjósolt, de a szupernóvához képest halvány kísérő detektálását célozták.

Fantáziarajz az SN 1993J maradványáról, középen a forró, kék színű héliumcsillaggal, a robbanást túlélő kísérővel.
[NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)]

Az SN 1993J jelzéssel ellátott szupernóva 21 évvel ezelőtt tűnt fel az M81 katalógusjelű spirálgalaxisban, amelynek távolsága körülbelül 11 millió fényév. Tulajdonságai alapján a ritka IIb típusú robbanások közé sorolták, ennek az osztálynak a legközelebbi ismert képviselőjeként. Az elmúlt két évtized során folyamatosan keresték a sejtett másodkomponenst a robbanás maradványának fényözönében. A Keck teleszkópokkal 2004-ben végzett spektroszkópiai észlelések mutattak is olyan abszorpciós jellegzetességeket, amelyeket a keresett kísérő okozhatott. A látómező azonban nagyon sűrű a maradvány körül, így a kutatók nem lehettek teljesen biztosak abban, hogy ezek a jelek nem egy másik, a látóirányba eső csillagtól származnak-e.

A kísérő olyan forró, hogy sugárzása nagy részének az ultraibolya tartományba kell esni, ez azonban csak a világűrből detektálható, mivel a földi légkör szinte teljes egészében elnyeli. A kutatóknak a Hubble-űrtávcsővel sikerült olyan ultraibolya spektrumokat rögzíteni a forrásról, amelyek a csoport egyik tagja, Azalee Bostroem (Space Telescope Science Institute) szerint a kontinuumban egyértelmű ultraibolya többletet mutatnak, még azután is, hogy a szóba jöhető zavaró csillagok ezen tartományba eső sugárzását levonták. Ez pedig a keresett forró komponens jelenlétére utal.

A Hubble-űrtávcső kompozit képe az M81 spirálgalaxisról, megjelölve rajta az SN 1993J pozícióját. Az inzertben a szupernóva és a környezete látható. A maradvány mára annyira elhalványult, hogy lehetővé vált a robbanást túlélő kísérőcsillag detektálása.
[NASA, ESA, A. Zezas (CfA), and A. Filippenko (UC Berkeley)]

Egy nagy tömegű csillag gyorsan égeti a nukleáris üzemanyagát, így viszonylag hamar eljut az életútját lezáró grandiózus eseményhez: a gravitáció és a sugárnyomás közötti kényes egyensúly megbomlása miatt vasmagja összeomlik, erről a kívülről rázuhanó anyag "visszapattan" és a világűrbe dobódik, amit mi szupernóva-robbanásként észlelhetünk, amelynek több típusa ismert. Magányos csillagok ugyanúgy robbanhatnak, mint kettős rendszerek komponensei. Utóbbiaknál általában egy normál csillag és egy fehér törpe párosáról van szó. A IIb típusú különleges szupernóvák a kettő egyfajta kombinációjának tekinthetők: egy kettős rendszerben jelennek meg a magányos csillagok robbanását jellemző tulajdonságok.

Az SN 1993J, hasonlóan a többi IIb típusúhoz azért különleges, mert a robbanáskor már alig tartalmazott hidrogént. A kulcskérdés tehát az, hogy miként veszítette el azt. A modellek szerint a főcsillag a hidrogénben gazdag külső rétegeinek anyagát átadja a kísérőjének az explózió előtt, amit a másodkomponens szuperforró héliumcsillagként éget tovább. A kutatócsoport legismertebb tagja, Alex Filippenko szerint ő már akkor reménykedett a kísérő majdani detektálásában, amikor kiderült, hogy az SN 1993J IIb típusú. A Hubble-adatok pedig azt jelzik, hogy ez sikerült is, megerősítve így a IIb típusú robbanásokra vonatkozó modellt.

IIb típusú szupernóva-robbanáshoz vezető folyamat legfontosabb fázisai: (1) Két nagyon forró csillag kering egymás körül egy kettős rendszerben. (2) A nagyobb tömegű komponens vörös óriássá fejlődik és a felfúvódás közben a hidrogénben gazdag külső rétegeket átfolyatja a kísérőjére. (3) Az anyagátadás után a főkomponens szupernóvaként felrobban. (4) A kísérő túléli a kataklizmát, de mivel előtte rengeteg hidrogént kapott a főkomponenstől, immár sokkal nagyobb és forróbb, mint a születésekor. A szupernóva tűzgolyója közben folyamatosan halványodik.
[NASA, ESA, and A. Feild (STScI)]

A csoport földfelszíni látható tartománybeli méréseket kombinált a Hubble két műszerének ultraibolya adataival. Az így előállított széles spektrum jól illeszkedett a kísérő csillag sugárzását is magába foglaló modell által jósolt színképhez, jelezve így a másodkomponens jelenlétét. Fox, Filippenko és Bostroem szerint a további kutatások során pontosítani fogják a csillag paramétereit, még jobban alátámasztva ezzel a jelenlétét.

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

Forrás:

• STScI-2014-38