Először fotóztak dupla robbanásos szupernóvát

Először sikerült lefotózni egy különleges, úgynevezett dupla detonációval járó szupernóva-robbanás maradványait. A felfedezés a Tejútrendszer szomszédságában történt, és fontos lépés a csillaghalálok és az univerzum kémiai fejlődésének megértésében.

Egy szupernóva-robbanás már önmagában is az univerzum egyik legpusztítóbb jelensége. Többnyire olyan csillagok végjátéka, amelyek tömege legalább nyolcszorosa Napunkénak, és amikor elfogy a nukleáris üzemanyaguk, a mag összeomlik, majd hatalmas robbanás következik. Most azonban egy ennél is ritkább, úgynevezett dupla detonációs szupernóva nyomára bukkantak.

A jelenséget egy fehér törpecsillag produkálta, amely nagyjából Napunk tömegével rendelkezett, és 160 ezer fényévre a Földtől, a Aranyhal csillagkép irányában található Nagy Magellán-felhő galaxisban robbant fel. A kutatók a Chile-ben működő Very Large Telescope (VLT) segítségével örökítették meg a mintegy 300 éve történt robbanás utóhatásait. A felvételen két koncentrikus gyűrű látható, amelyekben a kalcium eloszlását sikerült feltérképezni: az egyik a robbanás első, a másik a második detonációja által keletkezett.

Két robbanás, két másodperc

Az Ia tipusú szupernóvaként ismert jelenség egy kettős csillagrendszerben alakul ki, ahol egy fehér törpe gravitációs vonzása révén elkezd anyagot, főként héliumot elrabolni közeli társától — ami lehet egy másik fehér törpe vagy egy héliumban gazdag különleges csillag. A begyűjtött hélium a fehér törpe felszínén egy idő után annyira felforrósodik és besűrűsödik, hogy berobban. Ez az első detonáció egy lökéshullámot indít el, ami olyan mértékben összenyomja a csillag magját, hogy az is felrobban – ez a második detonáció.

„Semmi nem marad utána. A fehér törpe teljesen megsemmisül” — mondta Priyam Das, a kutatás vezetője és a University of New South Wales Canberra doktorandusza. Kollégája, Ivo Seitenzahl, a Australian National University vendégkutatója hozzátette: „A két robbanás közötti idő mindössze két másodperc. Ennyi kell, hogy a héliumrobbanás hulláma körbeérjen a csillag felszínén.”

Az univerzum kémiai öröksége

A kutatók a VLT MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) műszerét használták az SNR 0509-67.5 jelű szupernóva-maradvány elemeinek eloszlását térképezték fel. A felvételen kék színnel látható a kalcium: egy külső gyűrű jelöli az első detonáció nyomát, egy belső pedig a másodikét. Ez a kettős kalciumhéj szolgált a „végső bizonyítékul” arra, hogy valóban dupla detonáció történt – mondta Das, aki ezt a fajta kutatást találóan „csillagászati helyszínelésnek” nevezte.

Bár a tudósok régóta feltételezték, hogy léteznek Ia tipusú szupernóvák, egészen mostanáig nem sikerült közvetlen, képi bizonyítékot találni rájuk. Ezek a robbanások különösen fontosak az univerzum kémiai fejlődésében, hiszen olyan nehéz elemek keletkeznek bennük, mint kalcium, kén és vas. Seitenzahl szerint különösen izgalmas, hogy a robbanás kéntartalmú rétegeit is sikerült azonosítani. A vas pedig nemcsak a bolygók felépítésében, hanem például az emberi vörösvérsejtekben is alapvető szerepet játszik. „Ez lényeges ahhoz, hogy megértsük a galaxisok és bolygók, sőt az élet alapjainak kialakulását” — tette hozzá Das.

A szupernóvák nemcsak látványosak, de a nehéz elemek keletkezésének alapkövei is. A nagy bumm során ugyanis csak a legegyszerűbb elemek — hidrogén, hélium és lítium — keletkeztek. Az olyan összetettebb anyagok, mint a kalcium vagy a vas, kizárólag csillagok belsejében, illetve robbanásaik során jöttek létre. Seitenzahl szerint lenyűgöző, hogy egy csillag halálában figyelhetjük meg új elemek születését. „Ez a kozmikus körforgás: a haldokló csillag szétteríti anyagát, amelyből új bolygók, új csillagok, és végső soron akár élet is létrejöhet.”

Az Ia szupernóvákra a csillagászoknak azért is szükségük van, mert „kozmikus gyertyaként” használják őket — mivel ezek mindig azonos fényerővel robbannak fel, távolságmérésre is alkalmasak a világegyetem tágulásának vizsgálatában. A mostani fotó tehát nemcsak egyedi, de fontos eszköz a kozmológiai kutatások számára is.