2011.04.29. - Robbanó fehér törpék 'szenes' maradványai

Egy új, átfogó vizsgálat keretében mintegy húsz Ia típusú szupernóva színképében azonosítottak szénvonalakat, amik sok mindent elárulhatnak a robbanási folyamat ismeretlen részleteiről.

Bár a szakemberek 15-20 éve az Ia típusú szupernóva-robbanásokat a legegyértelműbben leírható asztrofizikai folyamatok közé sorolták (egy kettős rendszerben lévő, normál társcsillagától anyagot elszívó fehér törpe a Chandrasekhar-tömeghatár elérése után termonukleáris robbanásban megsemmisül), az utóbbi időben számos jel utalt arra, hogy valójában nem igazán vagyunk tisztában az ebbe a kategóriába sorolt csillagrobbanási folyamatokkal.

A korábban sztenderd gyertyáknak, azaz minden esetben azonos tömegnél és azonos módon robbanó, így azonos abszolút fényességűnek vélt Ia szupernóvákról alkotott összkép ma már jóval árnyaltabb. A különböző égboltfelmérő és tranzienskereső programoknak köszönhetően egyre több szupernóvát fedeznek fel, és az összpéldányszám növekedésével egyidejűleg a különleges esetek száma is fokozatosan növekszik, olyannyira, hogy az Ia típus esetében lassan értelmetlenné válik a "normális" kategória használata. A megfigyelt különbségek egy része magyarázható azzal, hogy a robbanások nem gömbszimmetrikusak és a színképekben, fénygörbéken látszó eltérések függnek a robbanási felhő szimmetriatengelyére való rálátás szögétől. Ugyanakkor egyre biztosabbnak tűnik, hogy "klasszikus", egy fehér törpe + egy normál csillag alkotta rendszerek mellett más módon (például két fehér törpe összeolvadása révén) is bekövetkezhet egy Ia típusú szupernóva-robbanás.

A főbb tisztázandó kérdések közé tartozik a fehér törpék robbanási mechanizmusának pontos leírása. Másképp zajlódnak az események, ha a hirtelen beinduló fúziós reakciósorozat terjedési sebessége nem éri el a közegbeli hangsebességet (deflagráció), vagy ha meghaladja azt (detonáció), utóbbi esetben lökéshullámok alakulnak ki. A kétféle folyamat eltérő eredményekre vezet a robbanásban keletkező elemek gyakoriságát és térbeli eloszlását illetően is. Önmagában egyik modell sem ad a megfigyelésekkel jól összeegyeztethető eredményeket, jelenleg a legvalószínűbbnek az tűnik, hogy a deflagráció idővel detonációba megy át.

Fantáziakép egy "klasszikus" Ia szupernóva felrobbanásáról. Úgy tűnik, a fehér törpék végső robbanásáról alkotott összkép jóval árnyaltabb, mint korábban gondoltuk.
[D.A. Hardy, astroart.org]

Az Ia típusú szupernóva-robbanások során lejátszódó folyamatok egyik legjobb nyomjelzője a fúziós folyamatokból kimaradó elemek mennyiségének és térbeli eloszlásának kimutatása, ezek az adatok utalnak példul arra, hogy lejátszódtak-e turbulens folyamatok a robbanás során. A fehér törpék esetében ez szén- és oxigénatomokat jelent, de igazából csak az előző elem esetében lehet biztosra menni. (A robbanás előtt a fehér törpe szénből és oxigénből áll, de oxigén a robbanás során, szén atommagok fúziójából is keletkezhet.) A feladatot azonban két tényező is nehezíti. Egyrészt korai fázisból származó, jó felbontású színképekre van szükség (ez nem minden esetben valósítható meg), másrészt az ebben az időszakban körülbelü 10 ezer kelvin hőmérsékletű maradványban megfigyelhető, egyszeresen ionizált szénvonalak (CII, 658 nm) a náluk sokkal erősebb SiII vonalak közvetlen szomszédságában vannak, így sokszor nehéz azonosítani őket.

A korábbi vizsgálatok során mindössze néhány esetben mutatták ki a CII vonalak jelenlétét, de nem lehetett eldönteni, hogy valóban kevés szénatomot látunk-e (esetleg ezt a robbanási felhő szimmetriatengelyére való rálátás szöge befolyásolja), vagy csak méréstechnikai effektusról van szó. A kérdés eldöntésére Jerod Parrent (Wilder Lab, Hanover, USA) és munkatársai (köztük Vinkó József, a Szegedi Tudományegyetem egyetemi docense) alapos spektrummodellezési eljárások alá vetettek egy 68 szupernóvát tartalmazó megfigyelési mintát.

Az eredmények alapján a vizsgált objektumok közel harmadánál - a 68-ból 19 szupernóvánál - sikerült bizonyítani ionizált szén jelenlétét. A kutatók véleménye szerint azonban ez az arány akár nagyobb is lehet, amennyiben az összes Ia szupernóváról lehetne nagyon korai fázisban, a maximális fényesség elérése előtt legalább 1 héttel jó minőségű színképeket felvenni. Parrent és kollégái munkája tehát arra utal, hogy a szénvonalak alapos tanulmányozása lehetőséget teremthet az Ia szupernóvák megfigyelt jellemzői és a robbanási mechanizmus közötti összefüggések feltárásában.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• arXiv:1103.1671v1 [astro-ph.HE]