2016.04.05. - Szupernóva-robbanások első pillanatait figyelte meg a Kepler-űrtávcső

A megszakítás nélküli megfigyelések segítségével a Kepler-űrtávcsővel sikerült elkapni a füstölgő puskacsövet, a beinduló szupernóva-robbanás lökéshullámának kitörését a csillag felszínére.

A szupernóva-robbanások, természetüknél fogva, váratlan események. Emiatt gyakorlatilag minden ilyen jelenséget már menet közben, a felfényesedés alatt, vagy akár csak utána vesznek észre a csillagászok. Ez pedig komoly gond, mivel éppen a jelenség kezdete árulkodik leginkább a felrobbanó égitestről és a környezetéről. A megoldás a problémára egy folyamatosan, megszakítás nélkül észlelő műszer lenne, amely végig tudja követni szupernóvát a felbukkanásától az elhalványodásáig. Ilyen műszerrel pedig rendelkezünk is: az amerikai Kepler-űrtávcső 2009 és 2013 között, négy éven át folyamatosan figyelte az égbolt egy tartományát, benne számos távoli galaxissal.

A két szupernóva teljes fénygörbéje, illetve a platós II típusú (SNII-P) szupernóvák prototípusának, az 1999gi-nek a fénygörbéje összehasonlításul.
[Garnavich és mtsai, 2016]

A négy év alatt pedig el is kapott néhány felrobbanó csillagot az Ia típusú, vagyis egy fehér törpe pusztulásából keletkező szupernóvák közül. Most viszont a másik fajta, vagyis életük végét tűzijátékkal jelző óriáscsillagok felrobbanásának megfigyelését jelentették be a NASA Ames Kutatóközpontjának honlapján.

A II típusú, vagyis mag-kollapszus szupernóvák a Napnál jóval nagyobb csillagokból keletkeznek, amikor a magjuk már nem képes tovább energiát termelni, és hirtelen összeomlik. Az összeomlás hatására egy lökéshullám indul meg a magtól a csillag külső rétegei felé, amely a felszínt körülbelül egy nap alatt elérve, nagyenergiájú sugárzásként távozik. A lökéshullám kitörése a felszínre nagyon gyorsan lezajlik, jellemzően nem tart tovább egy-két óránál. Maga a csillag csak ezután kezd el tágulni és fényesedni, és csak tíz nappal később éri majd el a robbanás a legnagyobb fényességét.

A lökéshullám felszínre törésére eddig csak közvetett bizonyítékunk volt, a Nagy Magellán-felhőben felrobbant SN 1987A körül megfigyelt visszfény kirajzolta gyűrűk formájában. A Kepler azonban két II típusú szupernóvát is sikeresen végigkövetett, az egyikben, a KSN 2011d-ben felfedezve a lökéshullám fényét a másik, KSN 2011a jelűben viszont nem. Ahogy Peter Garnavich (University of Notre Dame, USA), a szakcikket jegyző vezető kutató elmondta: "Ez a rejtélye az eredményeinknek. Két szupernóvánál két eltérő folyamatot látunk, ez a legnagyobb elérhető diverzitás."

A szupernóvák fényesedésének menete, alul a lökéshullámot nem tartalmazó modell levonása után maradt értékek. Jobb szélen a KSN 2011d első két napja, a zöld vonal a lökéshullámot is tartalmazó modell. A kis kék pontok az egyedi Kepler-mérések, a pirosak pedig összeátlagoltak.
[Garnavich és mtsai, 2016]

A kisebb tömegű csillagból keletkezett KSN 2011a esetében a rövid felvillanás helyett egy lassabb felfényesedés volt kimutatható. A kutatók ezt azzal magyarázzák, hogy ez a csillag erősebb csillagszele sűrűbb gáz- és porburkot vont köré, mint a KSN2011d esetében. A lökéshullám pedig nem távozhatott szabadon, hanem beleszaladt a csillag körüli anyagba, ahol lelassult és egyben felfűtötte azt. Hozzánk pedig már ennek a jelenségnek a fénye érkezett el, természetesen a mögötte növekvő szupernóva sugárzásával egyetemben.

A Kepler az eredeti látómezőben is megfigyelt számos galaxist, de a K2 misszióban jóval többet is képes monitorozni a Tejútrendszer síkjából kifelé néző kampányokban. Így várhatóan az eddiginél jóval több szupernóvát is képes lesz felfedezni. Ráadásul a tervek szerint 2018 elején közbeiktatnak majd egy speciális kampányt, amely kifejezetten szupernóvák keresésére lesz kihegyezve, és a kutatók földi távcsövekkel is igyekeznek majd szimultán méréseket végezni. Ha sikerrel járnak, a Kepler-űrtávcső egy újabb területet lesz képes forradalmasítani.

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

Forrás:

• NASA Kepler and K2