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