Megérkezett egy szupernóva ötszáz éves fény-visszhangja

A japán Subaru-teleszkóppal egy közel fél évezrede fellángolt szupernóvát vizsgáltak. A megfigyeléshez a Földünkhöz jelentős késéssel megérkező úgynevezett fény-visszhangokat használták fel.

 

A Cassiopaia-A szupernóva-maradvány kompozitfelvétele, ahol a vörös az infravörös, a kék, a zöld és a sárga az egyre kisebb energiájú röntgensugárzást jelzi (Subaru, NAOJ)

1572. november 11-én fényes szupernóva villant fel Galaxisunkban. A jelenséget Tycho Brahe, híres dán csillagász is megfigyelte, mint a Cassiopeia csillagképben feltűnt új, a Vénusznál is fényesebb égitestet. Bár a vendégcsillag márciusra elhalványodott, Cassiopeia-A néven utólag sikerült a robbanás után visszamaradt képződményt azonosítani.

Ez a szupernóva-maradvány számos megfigyelés célpontja volt az elmúlt évtizedekben, mivel viszonylag fiatal, közeli helyzetű és ezért részletesen tanulmányozható objektum. Annak ellenére, hogy a jelenség már 436 éve történt, sugárzása közvetett módon még ma is vizsgálható, méghozzá a fény-visszhangok segítségével.

Utóbbiak keletkezési folyamatát az alábbi ábra mutatja. Amikor egy égitest erős sugárzást bocsát ki a tér minden irányába, leggyorsabban a közvetlenül felénk indult sugárnyalábok érkeznek meg. A más irányokba induló sugárzást innen a Földről nem is érzékelhetnénk - kivéve, ha valahonnan annak egy része felénk szóródik. Utóbbi esetben - a visszhanghoz hasonlóan - a közvetlenül felénk haladó sugárzásnál hosszabb utat futnak be ezek a sugarak, ezért később is érkeznek meg. A visszaverődés helye pedig időben eltolódhat, ennek megfelelően a fényvisszhangok érkezési iránya az égen lassan távolodhat a forrástól.

A fény-visszhangok keletkezése és a források irányának eltolódása (piros színnel) (Subaru, NAOJ)

A Cassiopeia-A szupernóva-maradványt létrehozó robbanás sugárzásának egy része is ilyen fény-visszhangok formájában jutott hozzánk. Minderre a nagy távolságok miatt több száz éves késéssel került sor. Ennek megfelelően, ha az eredetinél sokkal gyengébb formában is, de ma is vizsgálhatjuk az 1572-es robbanás sugárzását.

Egy nemzetközi kutatócsoportnak a Subaru-teleszkópra rögzített FOCAS detektorral sikerült a fény-visszhangok színképét részletesen tanulmányoznia, amelyekben egyszeresen ionizált szilícium nyomára akadtak, miközben a hidrogén klasszikus, úgynevezett H-alfa emissziója nem mutatkozott.

Mindez az Ia típusú szupernóva-robbanásokra jellemző. Ezek a kataklizmák a klasszikus elgondolás szerint akkor történnek, amikor egy fehér törpe a rá átáramló anyag révén nagy tömegűre hízik, és amikor átlépi a kritikus határt, szupernóvaként lángol fel. Az ilyen robbanások pontos oka még nem tisztázott, pedig fontos lenne: ezek a jelenségek ugyanis távolságbecslésre használhatók. A módszer megbízhatóbbá tételében egy ilyen régi robbanás elemzése is támpontokat adhat.

A 2,2 méteres calar altoi távcsővel készült felvétel a fény-visszhangról (balra), és ugyanez a Subaru felvételén (jobbra). A négyzet a fény-visszhang 2002-es helyzetét mutatja, a piros kereszt pedig a színkép készítésének helyét jelzi (Subaru, NAOJ)

A megfigyelések arra utalnak, hogy a kérdéses robbanás aszimmetrikus volt, azonban a pontosabb eredményekhez további mérések szükségesek. Ez az első alkalom, hogy saját galaxisunkban, a Tejútrendszerben egyértelműen azonosítottak egy Ia típusú robbanást. Hasonlóakat nagy számban sikerült már megfigyelni, de csak távoli galaxisokban.

Elképzelhető, hogy a Cassiopeia-A szupernóva-maradvány fény-visszhangjainak további elemzésével a robbanás lezajlásának térbeli jellemzői is rekonstruálhatók. Az Ia típusú robbanások megismerése nem csak a távolságmérési módszerek pontosítása miatt fontos - ezek a kataklizmák sok nehéz elemet szórnak szét a csillagközi térben.