Anyagvilág - Háttérinformáció

Hontalan szupernóvák

Tartalomjegyzékhez Világképem     

A legutóbbi másfél évtizedben több mint egy tucat olyan szupernóvát fedeztek fel, amelyek nem galaxisok belsejében, hanem rajtuk kívül, az intergalaktikus térben robbantak fel. Többségükről az is kiderült, hogy robbanásuk évmilliárdokkal hamarabb következett be, mint az a modellszámítások alapján várható lett volna. Röviden: rosszkor voltak rossz helyen. Most egy csillagászcsoport, különféle földi- és űrtávcsövek (köztük a Hubble) korábban archivált megfigyeléseit is összegyűjtve, kidolgoztak egy lehetséges forgatókönyvet e „hontalan" és koraérettnek tűnő szupernóvák eredetének magyarázatára.

Eszerint: a galaxisok ütközése és összeolvadása során a bennük lévő szupernagy tömegű fekete lyukak szintén egyre közelebb kerülnek egymáshoz, majd végül összeolvadnak. Ha eközben egy kettőscsillag túl közel sodródik a halálos nász-táncát lejtő feketelyuk-párhoz, azok együttes gravitációs hatása úgy katapultálhatja őket ki a galaxisból, hogy eközben mindkét kettős tagjai egymáshoz közelebb sodródnak, ami a fúziójukat is felgyorsítja: ez végül a kettőscsillagban szupernóva-robbanáshoz vezet. Az összesen 13 ilyen szupernóva megfigyelésén alapuló tanulmány a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society-ben jelent meg.

   

A Hubble-űrtávcső felvételei két elliptikus galaxisról, amelyeket korábban magukba olvasztott kisebb galaxisok árulkodó nyomaiként sötét, fátyolszerű

 porfelhőfoszlányok szelnek át. A képeken X-szel jelölték a galaxisból korábban kilökött kettőscsillagokból létrejött szupernóva-robbanások helyzetét.

Balra: az SN 2000ds legalább 12 ezer fényévre van eredeti otthonától, az NGC 2768-tól; jobbra az SN 2005cz legalább 7 ezer fényévre van az NGC 4589-től.

 A jobboldali képpár egy kiegészítő linkhez tartozik! (KÉP: NASA, ESA, R. FOLEY/UNIVERSITY OF ILLINOIS)

Mint azt a kutatócsoportot vezető Ryan Foley, az Illinois-i Egyetem (Urbana-Champaign) csillagásza elmondta, az első ilyen otthongalaxis nélküli, „hontalan" szupernóvát még 2000-ben fedezték fel, mostanra viszont már tucatnál is többen vannak. A kaliforniai Lick Obszervatórium, a hawaii W. M. Keck Obszervatórium és Subaru-távcső megfigyeléseinek segítségével sikerült meghatározni, hogy e csillagok vándorlási sebessége meghaladja az óránkénti 7 millió kilométert, ami nagyjából megegyezik azzal, amekkora sebességgel a Tejútrendszer központi szupermassziv fekete lyukához túl közel kerülő csillagokat taszítja ki magából galaxisunk. Ekkor Foley figyelme a szupernóvákhoz közeli galaxisok felé fordult. A Hubble archivált felvételeit is átvizsgálva, megállapította, hogy ezek többnyire nagy tömegű elliptikus galaxisok, amelyek korábban már számos ütközésen estek át, és a közelmúltban magukba olvasztott kisebb galaxisok maradványait is őrzik. Ez utóbbiak árulkodó nyomai vékony, fátyolszerű porsávokként máig megőrződtek. Számos ilyen galaxis magja, a közelmúltbeli galaxisütközésekkel beolvasztott maradványoknak tulajdoníthatóan ma is aktív.

Galaxison kívüli, „hontalan" szupernóvák eredetének lehetséges forgatókönyve:
1: A galaxisok összeolvadása során a bennük lévő szupermassziv fekete lyukak (mindegyiküket milliónyi csillagból álló raj kíséri) is egymás felé tartanak;

2: Egy kettőscsillag a fekete lyukak közelébe sodródik;                                                                                                                                               

3: A fekete lyukak gravitációs csúzlihatással kitaszítják a kettőscsillagot a galaxisból, miközben azok egymáshoz közelebb sodródnak;                           

4: A galaxisból kiszakadva a bináris tagjainak keringési energiáját a gravitációs hullámok kisugárzása folyamatosan csökkenti,                                         

ezért egyre közelebb kerülnek egymáshoz;

5: Végül a páros egyik tagját széttépik az árapály-erők;                                                                                                                                               

6: A szétszakadt csillag anyaga a páros megmaradt tagjára hullva szupernóva-robbanást indít be.                                                                                   
(KÉP: NASA, ESA, P. JEFFRIES AND A. FIELD, STSCI)

Mivel az elliptikus galaxisokban kevés por- és gázanyag van, ezért bennük csillagképződés már alig folyik, meglévő csillagaik túlnyomó része meglehetősen öreg. Ezért a hozzájuk közeli, belőlük kilökött szupernóvák előfutárai is nagy valószínűséggel idős csillagok lehettek. Ebből viszont Foley szerint már az is következik, hogy legalább kettőscsillagoknak kellett lenniük, hogy összejöhessen a szupernóva-robbanáshoz elegendő tömeg.

Hogyan szabadulhat ki egy kettőscsillag egy galaxis kötelékéből? — Foley feltételezése szerint az összeolvadó galaxisok központi szupernagy tömegű fekete lyukai az alakuló új galaxis középpontja felé tartanak, nyomukban egy-egy több millió csillagból álló csóvával. Egymás körül táncolva a fekete lyukak távolsága lassacskán egyre csökken, eközben az őket követő csillagok némelyike (köztük kettősök is) túl közel kerül valamelyikükhöz és gravitációs csúzlihatás révén olyan nagy sebességre tesz szert, amely elegendő a galaxis elhagyásához. Eközben mind a feketelyuk-páros, mind a kettőscsillag tagjai közelebb sodródhatnak egymáshoz, ami felgyorsítja későbbi összeolvadásukat.

„Ha csupán egyetlen fekete lyuk van egy galaxis centrumában, alkalmanként egy-egy csillag (vagy kettős) kerül hozzá veszélyes közelségbe — magyarázta Foley. — A két, egymáshoz közeledő fekete lyuk esetében, amikor mindkettőnek van egy-egy népes kísérete, drámai módon megnövekednek a kölcsönhatási lehetőségek, amelyek eredményeként csillagok lökődhetnek ki a galaxisból." Becslések szerint a Tejútrendszer évszázadonként egy csillagot taszíthat ki ily módon, miközben egy összeolvadó feketelyuk-pár évenként 100-at lökhet ki.

A galaxisból már kiszabadult kettőscsillag mindkét tagja nagy valószínűséggel fehér törpe, amelyek már elhasználták nukleáris üzemanyagukat, és erős gravitációs kölcsönhatásuk miatt egymáshoz egyre közelebb sodródnak. Végül egyiküket a fellépő erőteljes árapály-erők szétszakítják, széteső anyagának java része a társára hullik, amely — amennyiben az így kapott anyag elegendő — szupernóvaként szétrobban.

A galaxisból kitaszított csillagpárok esetében ez a folyamat felgyorsul, és viszonylag rövid idő — nagyjából 50 millió év — alatt lezárul, szemben a galaxisokon belül zavartalanul fejlődő fehér törpék párosaival, amelyekben az összeolvadáshoz még a Világegyetem teljes eddigi élettartama (több mint 13 milliárd év) sem volt elegendő.

Néhány kérdés azonban még nyitva maradt. Az egyik legfontosabb, hogy ezek a szupernóva-robbanások szokatlanul gyengék, és a kidobott anyag kalciumban gazdag. Benne részarányosán ötször annyi kalcium jön létre, mint más szokványos szupernóvákban, amelyeknek az energiája még nehezebb elemek, például vas és nikkel létrehozására is elegendő. Úgy tűnik, itt ez a folyamat megáll félúton.

„A robbanás gyengeségét még egyéb jelek is megerősítik — mondta Foley. — A luminozitás is kisebb, és a kidobott össztömeg is kevesebb, mint egy tipikus szupernóva-robbanás esetében."

Tartalomjegyzékhez Világképem     

-----------

Forrás: hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/28/

http://right.is/watercooler/2015/08/homeless-supernovae-in-wrong-place-at-wrong-time-say-hubble-astronomers-2207.html  

Élet és Tudomány - 2015/35 - 1092-1093.o. -