2017.08.18. - Szupernóva-robbanás 'repesze' száguld át a Tejútrendszeren

Egy kutatócsoport, melynek meghatározó tagja Németh Péter, a Galaxison átszáguldó szokatlan összetételű és kis tömegű fehér törpét fedezett fel, ami valószínűleg egy Iax típusú szupernóva-robbanás maradványa.

A Stephane Vennes (Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences) vezette nemzetközi kutatócsoport által felfedezett, forró, kompakt objektumra (fehér törpére) hasonlító, LP 40-365 jelű égitest egy sok millió évvel ezelőtti szupernóva-robbanás "repesze" lehet, amely nagy sebességgel dobódhatott ki a kataklizma helyéről. Jelenleg 550 km/s sebességet is meghaladó iramban száguld át a Galaxis Naprendszer körüli részén. A Napot legjobban mintegy 300 parszekre, azaz nagyjából ezer fényévre közelítette meg körülbelül 500 ezer évvel ezelőtt. A csillag a Tejútrendszer leggyorsabb objektumai közé tartozik. Légkörének szokatlan összetétele - szinte kizárólag oxigénből és neonból áll, tartalmaz némi nátriumot és magnéziumot, de egyáltalán nincs benne hidrogén és hélium - arra utal, hogy egy ún. Iax típusú szupernóva-robbanás túlélője lehet.

Az LP 40-365 katalógusjelű "csillagrepesz" sok millió évvel ezelőtt dobódhatott ki egy ősi, különleges szupernóva-robbanás helyéről, ami nem ismert, de a bizonytalan kinematikai adatok azt sugallják, hogy valahol a Galaxis halójában lehetett. Ennek megállapítása az ESA Gaia-missziójától várható.
[Russell Kightley]

Az Ia típusú szupernóvák az Univerzum legfényesebb robbanásai közé tartoznak, és alapvető szerepük van a kozmikus távolságskála lépcsőinek meghatározásában. A nemrégiben felfedezett sötét energiával kapcsolatos minden tudásunk - ami persze éppen csak mákszemnyi - ezen nagy energiájú kataklizmák jelenlegi magyarázatán alapul, amiben fontos szerepet játszanak a környezeti tényezők, azoknak a galaxisoknak a tulajdonságai, természete, amelyekben az események bekövetkeztek. Ezt a megközelítést használva lehetővé válik a szupernóvák luminozitásának kalibrálása, maximális abszolút fényességük, ezzel pedig a távolságuk meghatározása. Azt mondjuk, hogy az Ia típusú szupernóvák ún. sztenderd gyertyák.

A robbanást magyarázó fizikai modell szerint az egy kettős rendszerben következik be, amelynek egyik komponense egy fehér törpe, ami anyagot szív el a kísérőjétől. A folyamatos táplálás miatt a fehér törpe előbb-utóbb olyan sűrű és forró lesz, hogy amikor a tömege átlépi az ún. Chandrasekhar-határt (1,44 naptömeg), egy termonukleáris robbanásban elpusztul. Eddig még nem sikerült olyan kataklizmikus kettős rendszert megfigyelni, amely éppen a robbanás előtti utolsó fázisban van, csak a robbanást - ami gyakran a gazdagalaxist is túlragyogó fényes villanás a távoli Univerzumban - és az azt követő állapotot. Vennes szerint azonban a robbanást túlélő fehér törpe felfedezésével és megfigyelésével most közvetlen lehetőségünk nyílhat az események legfontosabb szereplője természetének kiderítésére.

A szoros kettős rendszer fehér törpe komponense anyagot szív el a kísérőjétől, egészen addig, míg el nem éri a szupernóva-robbanás bekövetkezéséhez szükséges feltételeket. A kapcsolódó animáció 30 másodpercbe sűrítve mutatja az LP 40-365 történetét az elmúlt 30 millió évben. Ha tömege az anyagelszívás következtében átlép egy határértéket, a fehér törpe Ia típusú szupernóvaként felrobban. A nem "tökéletes" robbanás - az animáción kétszer látszik, először felülről, majd oldalról is - a fúzión még át nem esett anyagból álló megmaradt magot valósággal kilövi a Tejútrendszer irányába. A kis tömegű és különleges fehér törpe mintegy 500 ezer évvel ezelőtt repeszként húzott el a Naprendszer galaktikus szomszédságában, a Naptól nagyjából ezer fényév távolságban.
[Sardi Pax]

A csoport egyik tagja, Lilia Ferrario (Australian National University) szerint a fehér törpe a klasszikus Ia típusú robbanást nem élheti túl, csak egy némileg "halványabb" kataklizmát. Az elmúlt években több csoport a modellek egy új osztályát fejlesztette ki, amelyek ezt az új típusú, ún. Iax szupernóva-robbanást (prototípusa az SN 2002cx) próbálják magyarázni, meghatározva azt a szűk paraméter-tartományt amellyel a fehér törpe a robbanást túléli, de azonnal ki is dobódik annak helyéről. Vennes és kollégái is ezt a forgatókönyvet részesítik előnyben. Ennek alapján az LP 40-365 sebessége meghaladja a galaktikus szökési sebességet, így a Tejútrendszert is el fogja hagyni.

Fantáziarajz arról, ahogyan a fehér törpe maradványa elhagyja a robbanás helyszínét és elindul a Tejútrendszer felé. A kapcsolódó animációt lásd itt.
[Russell Kightley]

A csillagot az arizonai Kitt Peak National Observatory 4 méteres Mayall-teleszkópjával, illetve az azon működő spektrográffal figyelték meg először. A kutatók nagy sajátmozgása alapján választották célobjektumnak. Adela Kawka szerint több ezer ilyen objektum ismert, azon az éjszakán azonban az eget részben felhők fedték, így a listából a legfényesebbet választották ki, amely éppen az LP 40-365 volt. Az első spektrumok elemzése után azonnal értesítették a csoport többi tagját, hogy máshol is el tudják kezdeni az észlelését. Így a felfedezést követő két éves "utómunkálatokba" az arizonai távcsöveken kívül a Kanári-szigeteken található teleszkópokat is bevontak.

A végső adathalmaz koronagyémántjai a hawaii Mauna Kea-n működő 4,2 méteres kanadai-francia teleszkóp (CFHT) GRACES spektrográfjával készültek, amit optikai szál kapcsol össze a szomszédos 8 méteres északi Gemini-távcsővel. Ezen színképek elemzése tárta fel az LP 40-365 kompakt voltát és egzotikus kémiai összetételét. Németh Péter (Dr. Karl Remeis-Sternwarte, Astronomical Institute, University Erlangen-Nürnberg) szerint a fehér törpe nagyon különleges légköre több hétnyi számolási idő alatt elvégezett atmoszféra-modellezést igényelt, az eredmény azonban rendkívül izgalmas, hiszen nagyon ritka az olyan csillaglégkör, amelyben egyáltalán nincs hidrogén és hélium.

Az LP 40-365 színképének részlete, amelyet a KPNO 4 méteres teleszkópjának spektrográfjával rögzítettek. A színképet a semleges nátrium (Na I), valamint a semleges és egyszeresen ionizált magnézium (Mg I és Mg II) vonalai dominálják, de láthatók a semleges oxigén (O I) és alumínium (Al I), valamint az egyszeresen ionizált szilícium (Si II) vonalai is, nincsenek viszont hidrogén- és héliumvonalak.
[Vennes és mtsai, 2017]

A Tejútrendszerben rengeteg ilyen, még felfedezésre váró objektum kóborolhat. Az ESA Gaia-missziója nagyban hozzájárulhat a detektálásukhoz és a fehér törpék szupernóva-robbanásokban játszott szerepének még jobb megértéséhez.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazinban jelent meg.

Forrás:

• astroserver.org 2017.08.18.