A „szupernóva” szót gyakran metaforaként használjuk. A csillagászoknak mit jelent a szupernóva?

Vinkó József

Szerencsére, a csillagászok már régen rájöttek arra, hogy a Nap biztosan nem lesz szupernóva. Sok milliárd évig süt még ugyanúgy, mint most. De a Napnál sokkal nagyobb tömegű csillagok (a nyolc naptömegnél nagyobbak) bizony mind így végzik. Ráadásul az ő életük sokkal rövidebb, mint a Naphoz hasonló törpecsillagoké.

Léteznek másfajta csillagrobbanások is. Az eredetileg „nem túl nagy tömegű” csillagok visszamaradt magjai is felrobbannak, ha különleges körülmények közé kerülnek. Ezek az Ia típusú szupernóvák a fehér törpe csillagok robbanásai. A nem túl nagy tömegű csillagok magja csak egy ideig képes nukleáris fúzióra, és amikor ez a folyamat leáll, a csillag lefújja magáról a külső burkot: a megmaradó csillagmag a fehér törpe. A Napnak is ez lesz a végállapota. Ma már több ezer fehér törpét ismerünk.

Ia típusú szupernóvák az MTA CSFK Konkoly Obszervatóriumából, Piszkéstetőről készített felvételeken

Ha egy fehér törpe kellő mennyiségű anyagot kap, például egy közeli társcsillagról áramlik rá anyag, vagy egy másik fehér törpével olvad össze, akkor olyan termonukleáris robbanásra képes, mint a hidrogénbomba, csak itt szén és oxigén egyesül egymással. Ezek a felrobbanó fehér törpék a nagyon nagy tömegű csillagok robbanásánál is fényesebbek, azoknál is több energiát produkálnak.

Az Ia típusú szupernóvák azért érdemelnek külön figyelmet, mert az ő vizsgálatukból állapították meg körülbelül egy évtizeddel ezelőtt, hogy az univerzum gyorsulva tágul. Ezeknek a szupernóváknak ugyanis meg lehet mérni a távolságát, és kiderült: a világmindenség nemhogy tágul, hanem egyre gyorsulva tágul. Ezért kapták 2011-ben a csillagászok a fizikai Nobel-díjat.

A távolságmérés nem tűnik nagyon egyszerűnek…

Többen is próbálkozunk a feladat megoldásával. Szegeden létrehoztuk a szupernóvákkal foglalkozó kutatócsoportot, és már évek óta más, külföldi csoportokkal együtt dolgozunk például az ilyenfajta távolságmérés pontosságának növelésén, de leginkább ezeknek a robbanásoknak a fizikáját szeretnénk megérteni. A számítógépes modellek mind a mai napig nem képesek pontosan leírni a nagy tömegű csillagok felrobbanását. Csak a robbanást látjuk, de az még mindig intenzív kutatások tárgya, hogy mi történik valójában.

Az sem világos, hogy mi indítja el a fehér törpe felrobbanását. Mondtam az előbb, hogy ehhez külön tömeget kell kapnia az objektumnak, de ennek a tömegnek a forrása vitatott. Nemrégiben jelent meg egy cikkünk, amelyben leírtuk, hogy egy Ia szupernóva vizsgálatakor, a robbanást követő néhány napban, a fehér törpe melletti társcsillag hatását is észleltük a fényváltozásban. Kis többletfénylés jelet meg, ami abból származott, hogy a nagy sebességgel táguló, szétrobbanó fehér törpe a szó szoros értelmében elsöpörte a társcsillagot, és a keletkező lökéshullám úgy felfűtötte az anyagot, hogy többletfény jelent meg.

Úgy gondolom, ez jelentős eredmény, mert évtizedek óta zajlik a vita ennek a nukleáris robbanásnak az okáról. Nem tudtuk pontosan, hogy mi lehet a többlettömeg forrása. Ebből az egy észlelésből, persze, nem mondhatjuk, hogy az összes Ia szupernóva úgy robban fel, hogy a mellette levő, közönséges társcsillag anyagot ad át neki. Az a fajta konfiguráció is elfordulhat, amikor két, egymás körül keringő törpecsillag olvad össze. A számítások alapján ez lehetséges, csak még soha senki nem figyelte meg. A mi eredményünk arra utal, hogy a másik szcenárió megfigyelhető.

Nemrégiben egy csillag „szétmarcangolását” is felderítették.

Az utóbbi tíz évben a szupernóvák mellett olyan, szupernóvának látszó objektumokat is felfedeznek, amelyek rendkívül fényesek, és akár százszor meghaladják a „közönséges” szupernóvák fényességét. El is nevezték őket szuperfényes szupernóváknak.

2009-ben, amikor a Texasi Egyetemen dolgoztam, felfedeztünk egy különleges objektumot, amely első pillanatra szuperfényes szupernóvának tűnt. Ez is nagyjából százszor olyan fényes volt, mint egy közönséges szupernóva, és egy-másfél hónap alatt elhalványult. Szóval, először csillagrobbanásra gyanakodtunk, de ahogy elkezdtük részletesen tanulmányozni az adatokat, egyre-másra derültek ki olyan részletek, amelyek világossá tették, hogy egészen más objektumról lehet szó. Végignéztünk egy csomó olyan mechanizmust, amely nagyon nagy energiájú, de rövid ideig tartó energiakisugárzást képes előállítani (sokféle „tranziens” asztrofizikai objektum létezik), és egyetlen akadt csak, amely rendesen leírta a megfigyeléseinket. Ez pedig annak a képnek felelt meg, hogy egy nagyon nagy, kb. 200 ezer naptömegű fekete lyuk közvetlen közelében szétesett egy szerencsétlen, arra kóválygó csillag. A széteső csillag anyaga belehullott a fekete lyukba: felszabadult a gravitációs kötési energia, és ezt láttuk heves, rövid ideig tartó energiakisugárzás formájában. Azóta egyre gyakrabban fedeznek fel ilyen jelenséget, de ennek a kérdésnek a vizsgálata még gyerekcipőben jár.

A ROTSE programban 2009-ben felfedezett tranziens objektum, amely valószínűleg egy szupermasszív fekete lyuk közelében széteső csillag volt. A bal oldali képet évekkel a tranziens előtt a Sloan Digitális Égboltfelmérő Program (SDSS) készítette, a középsőt

Mik lehetnek a szuperfényes szupernóvák?

A mérésekből ugyanazt látjuk, mint a közönséges szupernóvák esetében: óriási mennyiségű anyag tágul nagy sebességgel, és eközben létrejön az erős fénysugárzás. Itt is robbanási folyamatnak kell lejátszódnia, de ez nem lehet ugyanaz, mint az évtizedek óta kutatott, közönséges szupernóva-robbanásokban, mert a megfigyelési jellemzők sok tekintetben különböznek. Tehát biztosan van egy robbanás, de egyelőre senki sem tudja, hogy mi robban és miért. A tudomány történetében gyakran előfordul, hogy egy újdonságról először rengeteg adatot kell gyűjteni, és utána lehet csak következtetéseket levonni. Eddig intenzív adatgyűjtés zajlott.

Sajnos, ezek az objektumok elég ritkák, évente négyet-ötöt fedeznek fel. Ez remélhetőleg megváltozik, mert a következő időszakban nagyon nagy területeket akarnak nagyon rövid idő alatt átvizsgálni az égbolton. Ehhez komoly műszerfejlesztéseket hajtanak végre, főként az Egyesült Államokban, úgyhogy a korábbiakhoz képest sok tranziens objektumot fedeznek majd fel. Ez 2020 után várható, de valószínűleg addig is több objektumot találunk, mint eddig. Nekünk is vannak terveink arra, hogyan tudnánk minél inkább bekapcsolódni ezekbe a nemzetközi kutatási programokba.

Valószínűleg nem kell elutaznia az adatokért Amerikába.

A modern természettudománynak az az egyik nagy előnye, hogy az adatok túlnyomó része hozzáférhető az Interneten. Itt, az MTA CSFK Csillagászati Intézetében éppen egy tranziens objektumok kutatásával foglalkozó csoportot próbálok kialakítani – úgy gondolom, ez gyümölcsöző kutatási irány lesz.

2016. május