181-ben kínai és japán csillagászok feljegyezték, hogy egy új, ragyogó „vendégcsillag" tűnt fel az égbolton. A rendkívül fényes égi jelenség a korabeli leírások alapján a Cassiopeia csillagképben lobbanhatott fel, és 840 éve egyszerűen nyoma veszett. Csak 2021-ben sikerült beazonosítani az egykor felrobbant szupernóva maradványát, és az új nyomkövető megfigyelések valami egészen szokatlan, furcsa dolgot tártak fel.
Egyáltalán nem úgy néz ki a döbbenetes objektum, mint egy szupernóva maradványa
A rendkívül szokatlan objektum, az 1181-ben megfigyelt szupernóva maradványa egy olyan hatalmas kiterjedésű világító kozmikus „ködfelhő", ami pontosan úgy néz ki, mint egy felrobbanó tűzijáték. A kozmikus gázfelhő olyan sugárzó filamentek (szálak) halmazából áll, amelyek egy rendkívül szokatlan csillaghoz vezetnek. Az objektumot Pa30 néven katalogizálták a felfedezője, Dana Patchick amatőrcsillagász nevére utalva.
A Pa30 katalógus jelet kapott objektum, a "tűzijáték" köd az 1181-ben megfigyelt szupernóva maradványa Forrás: IlfScience/Robert Fesen
A különleges objektum egyáltalán nem úgy néz ki, mint a „szokásos" szupernóva maradványok.
„Sem én, sem pedig a kollégáim soha nem láttak még ehhez hasonló objektumot a Tejútrendszerben, és semmiképpen sem ilyen szupernóva maradványt" - nyilatkozta Robert Fesen, a Dartmouth Egyetem asztrofizikai-professzora az IlfSceince tudományos portálnak.
A hazánkból is télen-nyáron jól látható Cassiopeia csillagkép, amelyben 1181-ben feltűnt a szokatlan "vendégcsillag" Forrás: Earth & Sky
A Pa30-as most lehetőséget ad az asztronómusok számára, hogy a szupernóvák egy olyan különlegesen ritka típusát tanulmányozzák, amelyet eddig csak elméleti modellek segítségével, illetve távoli galaxisokban lévő példák alapján tudtak vizsgálni.
Két fehér törpe egymásba olvadása okozta a gigantikus termonukleáris robbanást
A megfigyelések azt sugallják, hogy a Pa30 a szupernóva-robbanások egy rendkívül ritka típusának, két fehér törpe ütközésének a maradványa. A szupersűrű, úgynevezett elfajult anyagból álló és kisebb bolygóméretű fehér törpék összeolvadása hozza létre a szupernóva-robbanások egy speciális alosztályát, az úgynevezett I-ax típusú szupernóva-robbanást.
A ZTF J1901+1458 jelű fehér törpe átmérője alig nagyobb, mint a Holdé Forrás: Space.com
A kutatócsoport mérései szerint a Pa30 struktúrája csak kevés hidrogént és héliumot tartalmaz,
ezzel szemben kénben és argonban igen gazdag.
"A részletesebb felvételeink azt mutatják, a Pa30 nemcsak gyönyörű látvány, hanem most, hogy megfigyelhetjük a köd valódi szerkezetét és megvizsgálhatjuk a kémiai összetételét, valamint azt is, hogy a központi csillag hogyan hozta létre ezt a figyelemre méltó struktúrát, lehetővé vált, hogy ezeket a tulajdonságokat összehasonlítsuk a ritka fehér törpe egyesülések elméleti modelljeivel" – mondta Fesen professzor, a kutatócsoport vezetője.
Két összeolvadó fehér törpe művészi ábrája Forrás: NASA/ESA
A korábbi munkák nem tudták ilyen részletesen jellemezni ezt az objektumot, csak arra jutottak, hogy körülbelül 1000 éve villanhatott fel, és elhelyezkedése megfelel a 12. századi ázsiai csillagászok megfigyelésének. Az új észleléseknek köszönhetően a kutatócsoport megállapította, hogy a szupernóva-robbanás körülbelül 850 évvel ezelőtt történt,
vagyis azonos lehet az 1181-es „vendégcsillag" felvillanásával.
Egy szupernóva-robbanás művészi ábrája. A szupernóva-robbanás után vagy egy szupersűrű neutroncsillaggá, vagy pedig fekete lyukká omlik össze a felrobbanó csillag maradványa Forrás: AFP
A Pa30 a becslések szerint olyan fényerővel ragyoghatott, mint a nyári égbolt legfényesebb csillaga, a Vega.
Az ujjunkon viselt aranygyűrű is egy régvolt szupernóva-robbanás emléke
A csillagfejlődés során, amikor egy átlagos tömegű csillag a hidrogénfúzió vagy proton-proton ciklus eredményeként a tömege meghatározó részét felépítő könnyű elemeket elégeti, a fúziós sugárzás „felfújja" a csillagot, és létrejön a vörös óriás állapot.
Művészi fantáziakép a vörös óriássá felfúvódott Napról, és a napközelség miatt izzani kezdő Földről Forrás: NASA/JPL-Caltech
Amikor a csillag feléli a termonukleáris „üzemanyagkészletét" (jellemzően a hidrogénfúzió melléktermékét, a héliumot), lecsökken a sugárnyomás, és a gravitáció elkezdi összehúzni a csillagot.
Egy összeomló, szupernóva állapotba kerülő vörös óriás művészi ábrája Forrás: Space.com
Hogy mi történik ilyenkor, az elsősorban a csillag tömegétől függ.
Ha a csillag tömege nem éri el a Chandrashekar-határt, vagyis az 1,44 naptömeget ( az univerzum legtöbb csillaga ebbe a kategóriába tartozik, a szerk.), akkor a csillag egy rendkívül sűrű tömegű, de kis térfogatú fehér törpévé zsugorodik össze. A fehér törpe magjában már nem zajlik termonukleáris fúzió, és miután kisugározza a megmaradt energiáját,
egy teljesen halott nem világító égitestté, fekete törpévé alakul.
Egy fekete törpe illusztrációja Forrás: Mark Garlick
Azoknak a nagy méretű csillagoknak azonban, amelyek kezdeti tömege legalább nyolcszorosa a Nap tömegének, a nukleáris fűtőanyaguk elégetése után bekövetkező gravitációs kollapszus (összeomlás) összeroppantja a magját.
Az így keletkező iszonyatos nyomáson és hőmérsékleten egyetlen gigantikus termonukleáris robbanásban, az úgynevezett nukleoszintézis során épülnek fel a periódus rendszer vasnál nehezebb elemei.
Az NGC 4526 spirálgalaxisban fellángolt SN 1994D Ia típusú szupernóva (balra lent). A szupernóva fényessége övid időre elérheti a galaxist alkotó sok milliárdnyi csillag együttes fényerejét Forrás: NASA/ESA/ Hubble Space Telescope
Az iparban oly fontos réz és más nehézelemek,
vagy például az ujjunkon viselt arany, illetve ezüstgyűrű így tehát egy távoli csillagkatasztrófa emlékei,
egy régi szupernóva-robbanás termékei. A szupernóva-robbanás után a 8-20 naptömeg közé eső csillagok egy kompakt objektummá, a rendkívül sebes forgású pulzárrá, a 20-40 naptömegnyi csillagok pedig fekete lyukká, vagy magnetárrá válnak.
Az arany egy múltbeli szupernóva-robbanás, csillagkatasztrófa emléke Forrás: MTI/Szigetváry Zsolt
Szupernóva-robbanás esetén a felrobbanó csillag luminozitása egy sok milliárd csillagból álló átlagos galaxis fényerejével vetekszik.
