2015.04.07. - CSI: SN Ia - Egyetlen fehér törpe a gyanúsított

Archív röntgenadatok alapján csak egyetlen fehér törpe felelős egy kb. kétezer évvel ezelőtti Ia típusú szupernóva-robbanásért. Az új eredmény szerint a katasztrófát nem okozhatta két fehér törpe összeolvadása.

A japán Suzaku röntgenműhold archív adatai alapján sikerült meghatározni az évezredekkel ezelőtt bekövetkezett katasztrófa fehér törpe résztvevőjének kataklizma előtti tömegét. A mérési eredmények azt sugallják, hogy a robbanásnak egyetlen fehér törpe volt csak az elszenvedője, ezáltal pedig az adott esetben kizárja a magyarázatok közül azt az egyébként jól kidolgozott alternatív forgatókönyvet, miszerint két fehér törpe összeolvadása is okozhatja az ilyen típusú robbanásokat. Az eredményt jegyző csoport vezetője, Hiroya Yamaguchi (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland) szerint más esetekben egyébként mindkét lehetőségre vannak észlelési bizonyítékok, és annak megértéséhez, hogy valójában hogyan is robbannak ezek az objektumok, a maradvány részletes vizsgálata szükséges olyan érzékeny eszközökkel, mint amilyen például a Suzaku is.

Yamaguchi és munkatársai a 3C 397 katalógusjelű szupernóva-maradvány archív észlelési adatait tanulmányozták át. Az objektum 33 ezer fényévre van tőlünk a Sas csillagképben. A becslések szerint a törmelék 1-2 ezer éve tágul, amivel a 3C 397 egy közepes korú maradvány. A kutatók a Suzaku képalkotó röntgen-spektrográfjának adataiban egyértelműen azonosították azokat a kémiai elemeket, amelyek alapvető szereppel bírnak a fehér törpe tömegének meghatározásában. Az észleléseket 5000 és 9000 eV energiákon végezték 2010 októberében, összesen 19 órányi expozícióval.

A NASA Spitzer infravörös űrtávcsövének adatai alapján a kutatócsoport azt is meg tudta határozni, hogy a maradványban mennyi gáz és por van. Utóbbit a táguló gáz gyűjtötte össze a csillagközi térből. A 2005 áprilisától végzett észlelések azt jelzik, hogy a 3C 397 a fehér törpe robbanás előtti tömegének 18-szorosát söpörte be. Ebből Yamaguchi és kollégái arra következtettek, hogy a lökéshullámok teljesen felfűtötték a maradvány legbelső részét.

Középen a 3C 397 jelű szupernóva-maradványnak a NASA Chandra röntgentávcsöve (bíbor) és a japán Suzaku röntgenteleszkóp (kék) adatai alapján összeállított hamis-színes képe látható, háttérben pedig az adott égterület a DSS-ből (Digital Sky Survey) kimásolva.
[NASA/Suzaku; NASA/CXC, DSS, NASA/JPL-Caltech]

A Naphoz hasonló kis- és közepes tömegű csillagok nagy része fehér törpeként fejezi be pályafutását. Egy tipikus fehér törpe tömege a Napéval egyezik meg, mérete azonban nagyjából csak akkora, mint a Földé. Így a fehér törpék a legsűrűbb ismert csillagászati objektumok közé tartoznak, mindössze a neutroncsillagok és a fekete lyukak múlják felül ebben a tekintetben őket. Carles Badenes (University of Pittsburgh), a kutatócsoport egyik tagjának magyarázata szerint a fehér törpék mindaddig stabilak, míg a tömegük meg nem közelíti a Napénak 1,4-szeresét, az ún. Chandrasekhar-határt. Ehhez közelítve azonban már katasztrofális robbanás fenyegeti őket. Semmi más nem kell hozzá, csak egy kis plusztömeg.

A csillagászok sokáig úgy vélték, hogy a fehér törpe tömegnyerésének legvalószínűbb módja, hogy egy szoros kettős rendszer egyik komponenseként anyagot szív el a kísérőjétől, amely egy normál csillag. Ezzel az átszívott anyaggal a fehér törpe évmilliók alatt a kritikus tömeghatár közelébe kerülhet és felrobbanhat. Az elképzelések szerint a kísérő csillag túléli az explóziót, erre azonban csak csekély számú megfigyelési tény utal, ami szükségessé teszi egy alternatív modell felállítását is. Az összeolvadási forgatókönyv szerint egy kettős rendszerben két, a kritikus tömegnél egyenként kisebb fehér törpe kering, egymáshoz egyre közelebb, míg végül össze nem olvadnak, és így, közösen lépik túl a robbanáshoz szükséges kritikus tömeget.

Brian Williams (NASA Goddard Space Flight Center) szerint egy adott szupernóva-robbanás esetében a két lehetséges forgatókönyv között a táguló maradványfelhő nikkel- és mangántartalmának meghatározásával lehet dönteni. Ha a robbanást egyetlen, a Chandrasekhar-határ közelében lévő fehér törpe szenvedi el, akkor a két elemből jelentősen eltérő mennyiség keletkezik, mint két fehér törpe összeolvadása esetén. A kutatók referenciaként, a számítások sztenderdizálásához meghatározták a vas és a króm mennyiségét is, amelyek minden fajta Ia típusú szupernóva-robbanásban keletkeznek.

Az eredmény azt mutatja, hogy legalább néhány Ia típusú szupernóva-robbanás esetében biztosan kell túlélő csillagkísérőnek lennie, a kutatók pedig azt hangsúlyozzák, hogy folytatni kell a keresést ezen csillagok után.

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

Forrás:

• ScienceDaily 2015.04.02.