2011.06.14. - Fényesen és kéken ragyognak az új típusú szupernóvák

Az új családba sorolt szupernóvák vagy Napunknál akár százszor nagyobb tömegű csillagok végső robbanásai, vagy pedig nagyon erős mágneses teret keltő neutroncsillagok maradnak vissza szülőobjektumaikból.

Robert Quimby (California Institute of Technology) és munkatársai a Palomar Transient Factory (PTF) keresőprogram keretében a szupernóva-robbanások egy új, különleges alosztályát azonosították. A történet egy hat évvel ezelőtt talált szupernóva, az SN 2005ap felfedezésével kezdődött, melyet akkoriban egy különleges objektumnak könyveltek el: ez volt az addig talált legfényesebb csillagrobbanás, ráadásul színképe és fénygörbéje alapján nem lehetett egyértelműen besorolni egyik akkori alcsoportba sem. Nem sokkal később a Hubble Űrtávcső segítségével egy másik, SCP 06F6 névre keresztelt szupernóva is a csillagászok horgára akadt, ennek szintén nagyon különleges színképe volt, ugyanakkor első ránézésre az SN 2005ap-étől is különbözött.

A PTF két évvel ezelőtti beindulása nagy mértékben megnövelte a felfedezett - ezzel együtt a különlegesnek számító - szupernóvák számát. A csillagászok számára egyre világosabbá válik, hogy az eredetileg két fő színképi csoportba, illetve ezeken belül néhány alcsoportba sorolt csillagrobbanások valójában sokkal változatosabb tulajdonságokkal jellemezhetőek. Ugyanakkor az egyre növekvő objektumszám segít az eddig ismeretlen szupernóva-családok meghatározásában, ahogyan ezt a mostani bejelentés is alátámasztja.

2009 és 2010 folyamán a PTF program keretében négy nagyon fényes, az átlagosnál kékebb szupernóvát találtak, melyek színképei (ezeket a 10 méteres Keck-távcsövekkel, az 5,1 méteres Palomar-távcsővel és a 4,2 méteres William Herschel Távcsővel vették fel) nagyon hasonlítanak egymásra: mindegyikből hiányoznak a hidrogénvonalak, és a vonalak kiszélesedése alapján a maradványok nagy sebességgel (körülbelül 10-15 ezer km/s) tágulnak. Quimby és munkatársai észrevették, hogy az SN 2005ap színképe is a négy újonnan talált csillagrobbanáséhoz hasonlít, sőt, a Hubble Űrtávcsővel talált SCP 06F6 is ehhez a családhoz tartozik. Utóbbi felismerést az nehezítette, hogy ez a robbanás jóval távolabb történt, ezért a színképvonalak vöröseltolódása sokkal nagyobb mértékű, mint a másik öt szupernóva esetében.

A PTF program keretében talált négy szuperfényes, kékes szupernóva (balról jobbra: PTF09atu, PTF09cnd, PTF09cwl és PTF10cwr). Felül a robbanás előtti, alul az azt követő felvételek láthatóak.
[Caltech/R. Quimby/Nature]

Az új szupernóva-család tagjai meglehetősen különleges tulajdonságokat mutatnak. Az átlagosnál jóval hosszabb ideig tart a maximális fényesség elérése (körülbelül 50 nap), nagyon intenzíven és hosszú ideig sugároznak az ultraibolya tartományban, és fénygörbéik csökkenő szakasza is más meredekségű, mint a többi csillagrobbanásé. A legnagyobb fejtörést a nagyon nagy abszolút fényesség, illetve az ezek alapján számolt energiakibocsátás értéke okozta. A többi típusnál alkalmazott, a robbanást követő energiatermelési lehetőségek (radioaktív bomlás, a maradványban terjedő lökéshullámok, illetve ezek kölcsönhatása a hidrogénben gazdag csillagkörüli anyaggal) egyikével sem lehetett megfelelően értelmezni a megfigyeléseket.

Quimby és kollégái két magyarázatot találtak az új típusú szupernóvák kialakulására. Az egyik szerint ezek a robbanások óriási, 90-130 naptömegű csillagok gravitációs összeomlásának eredményei. A megfigyelt színképi jellemzők alapján a csillagok már jóval a robbanás előtt ledobhatták magukról hidrogénben gazdag külső rétegeiket, később pedig a nehezebb elemekből (szén, oxigén) álló gázhéjakat is. A robbanást követően kialakuló lökéshullámok ezekkel az utóbbi héjakkal léphetnek kölcsönhatásba, és ez okozza a késői, nagymértékű felfényesedést. A másik magyarázat szerint egy nagyon erős mágneses teret keltő neutroncsillag (ún. magnetár) marad vissza a robbanás centrumában, az erős mágneses tér és a nagy mennyiségű töltött részecske kölcsönhatása fékezi a magnetár forgását, a felszabaduló energia pedig felfűti a robbanásban ledobódó gázanyagot.

Az új szupernóva-osztály megismeréséhez további objektumok felfedezésére és elemzésére van szükség. Az azonban már most bizonyos, hogy ezek az Univerzum egyik legnagyobb energiájú folyamatának képviselői, melyek ráadásul járulékos haszonnal is bírnak. A PTF-minta elemzése alapján ugyanis az extrém fényes szupernóvák halvány galaxisokban robbannak fel, melyeket amúgy akár észre sem vennénk, így a csillagrobbanások egyúttal eddig ismeretlen galaxisok tanulmányozását is elősegítik.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2011. június 9-i számában jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2011.06.08.