Először láttak szupernóvát a robbanás pillanatában

Első alkalommal sikerült szupernóva-robbanást a kezdeti másodpercektől megfigyelni egy csillag életének utolsó szakaszában. A mérési adatok komoly előrelépést jelentenek a folyamat megértésében.

A NASA Swift-röntgenműholdjával 2008. január 9-én a Hiúz (Lynx) csillagképben a tőlünk közel 90 millió fényévre lévő NGC 2770 spirális galaxist vizsgálták. Az eredeti cél a csillagvárosban korábban azonosított SN 2007uy jelű szupernóva részletes tanulmányozása volt. Az észlelés során váratlanul egy másik, sokkal erősebb röntgenforrás is megjelent a galaxisban - mint kiderült, egy újabb szupernóva-robbanást sikerült elcsípni, méghozzá a kataklizma kezdő pillanatában.

A megfigyelt erős röntgensugárzáshoz hasonlót eddig még nem rögzítettek egyetlen szupernóvánál sem. Természetesen már korábban is azonosítottak szupernóva-robbanásoktól származó röntgensugárzást, de az mindig jóval a robbanás pillanata után keletkezett, a kirepülő forró anyag és a környezetben lévő gáz találkozásakor. Ezúttal nem ez történt, ezért érdemes a folyamat hátterét is áttekinteni.

A nagytömegű csillagok élete végén bekövetkező szupernóva-robbanások kiváltó oka, hogy a csillag belsejében elfogy a nukleáris üzemanyag. Utóbbi fúziójával a csillag addig elegendő energiát termelt, ami ellensúlyozta a külső rétegeknek a csillagbelsőre nehezedő nyomását. Amikor ez a kifelé irányuló erőhatás lecsökken, a csillag összeomlik, ami erős gravitációs tere következtében nagyon gyorsan zajlik le. A centrumba zuhanó anyag neutronok sűrű keverékévé alakul, és az égitest magjából egy neutroncsillag születik. Az így keletkezett kompakt objektumról egy kifelé irányuló lökéshullám indul meg, mert mintegy "visszapattannak" a csillag rázuhanó külső rétegei.

A folyamat még kevéssé ismert, annyi azonban biztos, hogy mindezt a külső megfigyelő egy hatalmas robbanás formájában látja. Ennek kezdetén, amikor a neutroncsillagtól meginduló lökéshullám kitör a csillag felszínéről, erős röntgensugárzás is jelentkezik. Ezt azonban évtizedeken keresztül nem sikerült elcsípni, mivel a jelenségnek ez a fázisa nagyon rövid.

A szerencse idén január 9-én szegődött a kutatók mellé, akik a Swift-röntgenműholddal a fent említett, már korábban robbant szupernóvát és annak galaxisát vizsgálták. A véletlenül éppen ekkor felvillant újabb szupernóva (SN 2009d) energikus röntgensugárzása mintegy 530 másodpercen keresztül jelentkezett, amelynek a színképét is felvették. A Swift a röntgen mellett a gamma- és az ultraibolya hullámhosszakon is készített méréseket. A robbanás híre futótűzként terjedt a szakemberek között, és néhány órán belül több nagy földi obszervatóriumból, továbbá számos űrteleszkóp segítségével is rögzítettek adatokat a jelenségről.

A megfigyelések alapján az SN 2009d ún. Ib típusú robbanás volt, egy közel 30 naptömegű csillag összeomlása során. Az objektum korábban ennél is nagyobb tömegű lehetett, de külső rétegeit fejlődése közben, erős csillagszelek révén elveszítette. A robbanást megelőzően ún. Wolf-Rayet-csillag volt, nagy tömege ellenére mindössze akkora, mint a Napunk, emellett felszínén már alig lehetett hidrogén, mivel azt főleg hélium alkotta.

Néhány adat emellett arra is utal, hogy összeomlott magja nem gömbszimmetrikus, hanem enyhén lapult lehetett. A szakemberek megvizsgálták, hogy bizonyos gammavillanásoknál feltételezett, sajátos anyagsugár kialakulása fellépett-e ebben az esetben is. Egyes rendkívül nagyenergiájú szupernóva-robbanásoknál (hipernóvák) ugyanis két ellentétes irányba kirepülő anyagsugárban koncentrálódik a felszabaduló energia jelentős része. Az eddigi röntgen- és rádiómegfigyelések azonban nem utalnak erre - tehát nagy valószínűséggel egy "átlagos" szupernóva-robbanással volt dolgunk. Az adatok első elemzése alapján a kirepülő külső rétegek sebessége a fénysebesség közelítőleg 70%-át is elérhette. Ez lényegesen nagyobb a korábbi megfigyelések alapján becsült, 10% körüli értékeknél.

A galaxis és a cikkben említett szupernóvák feltűnése - az új szupernóva három nappal a robbanás után látható (J. S. Bloom, M. Modjaz, UC Berkeley, Paritel SN/GRB Team)

A megfigyelt röntgensugárzás jellemzői közel állnak ahhoz, amit már körülbelül 40 éve előre jeleztek egy ilyen eseménynél a szakemberek. A szupernóvákat eddig elsősorban az optikai tartományban találták meg. A most megfigyelt röntgenkitörés alapján azonban elképzelhető, hogy a közeljövő röntgen-űrobszervatóriumainak segítségével ezeken a hullámhosszakon is gyakoribbak lesznek az ilyen felfedezések.