2014.09.09. - Detektálták a radioaktív kobaltizotópot egy szupernóva-maradványban

Orosz kutatók vezetésével az INTEGRAL űrteleszkóp adatai alapján először detektálták a radioaktív kobaltizotópot egy szupernóva, az SN 2014J maradványában, igazolva így a robbanásokra vonatkozó elmélet állításait.

Yevgeny Churazov (Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences) és munkatársai az INTEGRAL gamma űrtávcsövet használták az M82-ben 2014. január 21-én Steve Fossey (University College London) és tanítványai által felfedezett, hivatalosan SN 2014J jelzéssel ellátott szupernóva maradványának megfigyelésére. Az orosz kutatók a rendelkezésükre álló műszeridőből összesen 1 millió másodpercet fordítottak az objektum megfigyelésére, amelynek eredményeként annak nagyenergiájú színképében sikerült azonosítaniuk az 56-os tömegszámú radioaktív kobaltizotóp jelenlétét. Az izotóp felezési ideje mindössze 77 nap, közönséges körülmények között nem is létezik, a szupernóva-robbanásokat leíró elmélet szerint azonban a gigantikus termonukleáris katasztrófák során nagy mennyiségben keletkezik. A spektrumokon kívül Churazov és munkatársai a sugárzás intenzitásának időbeli változásáról is nyertek adatokat.

A NASA Swift űrtávcsövének UVOT műszerével 2014. január 22-én készült felvételek alapján összeállított kép az M82 katalógusjelű galaxisról, amelyben 1 nappal korábban feltűnt az SN 2014J jelű szupernóva. A közepes ultraibolya hullámhosszakat a kék, a közeli ultraibolyát a zöld, míg a látható tartományba eső sugárzást a vörös szín kódolja. A kép átmérője 17 ívperc, ami kicsit nagyobb, mint a telihold átmérőjének fele.
[NASA/Swift/P. Brown, TAMU]

A kutatóknak ezt megelőzően nem sikerült ilyen színképet rögzíteniük. Ennek oka, hogy ezen a távolságskálán ritkák a szupernóva-robbanások. Az M82 11 millió fényéves távolsága a Tejútrendszer 100 ezer fényéves átmérőjének léptékében nézve ugyan nagy, az extragalaktikus térben azonban viszonylag közelinek számít. 10 millió fényéves sugáron belül mindössze néhány száz galaxis található, Ia típusú szupernóva-robbanás pedig egy-egy galaxisban néhány száz évente mindössze egyszer következik be. A Tejútrendszerben például utoljára 1606-ban sikerült ilyet megfigyelni.

Az elmélet szerint az Ia típusú robbanások esetében az első néhány hét során a csillag maradványa a gamma tartományban szinte alig sugároz. Kezdetben ugyanis a ledobott burok majdnem átlátszatlan ebben a hullámhossz-tartományban, a gamma-sugárzást csak akkor lehet detektálni, amikor a külső rétegek eléggé felhígulnak. Ekkorra a robbanás során szintetizálódott 10 napos felezési idejű 56-os nikkelizotópok 56-os kobaltizotópokká alakulnak, amelyek 847 keV és 1237 keV energiájú, jellegzetes spektrumvonalait Churazov és kollégái most detektálták. Az INTEGRAL-adatok alapján azt is meg tudták állapítani, hogy a robbanás következményeként körülbelül 0,6 naptömegnyi radioaktív kobalt keletkezett. Az idő múlásával az 56-os tömegszámú kobalt 56-os vasizotóppá alakul.

Az SN 2014J gamma-spektruma a robbanás utáni 50. és 100. nap között az INTEGRAL SPI (piros pontok) és ISGRI/IBIS (kék pontok) műszereinek adatai alapján. A 60 keV alatti fluxus túlnyomó részben magától az M82-től származik. A fekete vonal a robbanás utáni 75. napra vonatkozó modellgörbe. Az inzertben a spektrum alacsony energiájú része látható kiemelve. 847 és 1237 keV energiánál jól láthatók a radioaktív kobalt nyomai.
[Churazov és mtsai, 2014]

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2014. augusztus 28-i számában jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.08.29.
• Nature 512, 406-408 (28 August 2014) doi:10.1038/nature13672