2017.11.14. - Többször robbanó szupernóva árnyalja a képet a csillagok haláláról

A szupernóvák a csillagok életét lezáró végső nagy robbanások, hatalmas energiájú kozmikus kataklizmák. Eddig legalábbis így tudtuk. Egy 2014-ben megfigyelt robbanás azonban megzavarhatja ezt a képet.

A szupernóvák a csillagok életét lezáró végső nagy robbanások, hatalmas energiájú kozmikus kataklizmák. A robbanás után legfeljebb egy kompakt neutroncsillag vagy fekete lyuk marad vissza, a korábbi csillag megsemmisül. Eddig legalábbis így tudtuk, és ennél fogva joggal él bennünk az a kép a szupernóvákról, hogy az egyszeri és megismételhetetlen alkalom a csillag életében.

Fantáziarajz egy szupernóva korai állapotáról.
[ESO]

Nos, ezt a képünket zavarta össze az iPTF14hls jelű, 2014 szeptemberében felfedezett szupernóva. A szokványos szupernóvák egy hirtelen felfénylést és fényességmaximumot követően többé-kevésbé folyamatosan halványulnak, míg végleg ki nem hunynak. Az iPTF14hls azonban már öt fényességmaximumot produkált, amióta Iair Arcavi, a Santa Barbara-i University of California kutatója és munkatársai figyelik. Most azonban úgy tűnik, hogy megkezdődött a végső elhalványulása. "Nem volt hajlandó békésen nyugovóra térni. Csak robbant és robbant újra és újra" – jellemezi Stan Woosley, a Santa Cruz-i University of California asztrofizikusa, az eredményeket bemutató Nature közlemény társszerzője. A mostani felfénylés megvilágított több korábban ledobott gázhéjat is, ami arra utal, hogy a csillag már korábban is produkált kitöréseket.

Az iPTF14hls II-P típusúnak osztályozott szupernóva fénygörbéje a felfedezés óta, különböző műszerekkel különböző hullámsávokban mérve. A vízszintes tengelyen a felfedezés óta eltelt idő olvasható le napokban. A bal oldali függőleges tengely a látszó, a jobb oldali pedig az abszolút fényességet jelzi magnitúdóban. A felfedezés már csökkenő fényesség mellett történt, ezért a 0. nap előtt már egy fényességmaximumnak be kellett következnie. Ám a megfigyelések során további 3 maximum látható, valamint 300 nap körül, amikor a Naphoz túl közel látszódva éppen nem volt megfigyelhető az égitest, a környező fénygörbealak szerint egy további maximumnak is kellett lennie. Összehasonlításként a bal alsó sarokban látható egy tipikus II-P szupernóva, az SN1999em fényességének lefutása.
[Archavi et al., 2017]

Az iPTF14hls fénye a II-P típusú szupernóvák ismérveit hordozza magán. Ezek magösszeomlással keletkező szupernóvák. A csillag magja ilyenkor neutroncsillaggá omlik össze. A nyomában bezuhanó anyag beleütközik a neutroncsillag merev felületébe, és a keletkező lökéshullám szétveti a külső rétegek hidrogénben gazdag anyagát. A fényes felvillanás nagyjából 100 nap után kezd jelentősen halványulni. Ez a szupernóva azonban mintha egy szokványos robbanás 10-szeres lassítása volna. 600 nap elteltével egy 60 napos szupernóva sajátosságait mutatja. Ráadásul még a legfényesebb szupernóvák energiájának is a többszörösét bocsátja ki.

Arcavinak és munkatársainak eddig nem sikerült a szupernóva jellegzetességeit kielégítően modellezniük. Az eddigi legmeggyőzőbb magyarázat szerint a különleges viselkedést a pulzációs pár-instabilitásnak nevezett jelenség okozhatja. A nagyon nagy, 95-130 naptömegű csillagok magjában a hőmérséklet meghaladhatja az egymilliárd fokot. Ezen a hőmérsékleten a termikus sugárzás olyan nagy energiájú gamma-fotonokat is tartalmaz, amelyek képesek elektron-pozitron párokat kelteni. A saját gravitációjával szemben a gamma-fotonok sugárnyomása tartja a csillagot egyensúlyban. Ám ha a sugárzás részecskékké alakul, akkor az egyensúly megbomlik, a csillag gravitációs összeomlásba kezd, ami levetheti a külső rétegeket. Az égitest nagyobbik része azonban épségben maradhat, és ez a folyamat később megismétlődhet. Ez a mechanizmus megmagyarázhatja az iPTF14hls szupernóva többszöri felfénylését, valamint azt, hogy 1954-ben már észleltek egy szupernóvát az ég ugyanazon pontján. Bizonyára ezért figyelhető meg több táguló gázburok is a szupernóva körül.

Van azonban hiányossága is ennek a magyarázatnak. A pulzációs pár-instabilitási szupernóvák a számítások szerint nem képesek a megfigyelt nagy energia kibocsátására, és a szupernóva kémiai összetétele is ellentmond a modellnek.

"Plauzibilis modell, de valójában fogalmunk sincs mi történik" – kommentálja a helyzetet Vinkó József, az MTA CSFK Csillagászati Intézetének asztrofizikusa, a magyarországi szupernóva-kutatások vezetője. Az iPTF14hls "mindenképp az öt legfurcsább szupernóva közé sorolható. Még nem tudjuk bizonyosan, hogy mi is ez, de az világos, hogy egy csodabogárral állunk szemben" – érzékelteti Ashley Pagnotta, a Dél-Karolinai College of Charleston kutatója. Minthogy a csillag többször is robbant már, talán nem is nevezhető szupernóvának. "A szupernóvákat a csillagok halálaként képzeljük el, a halált pedig olyasvalaminek ismerjük, ami csak egyszer történhet meg. Egy visszatérő szupernóva nagyon más, mint az eddig ismertek" – magyarázza Woosley.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• csillagaszat.hu 2017.11.12.