Szupernóva-receptek

A kozmikus távolságmérésben kulcsszerepet játszanak az Ia szupernóvák, ezek keletkezési folyamatáról és az ebben résztvevő égitestekről viszont alig tudunk valamit.

Szupernóva-receptek

1. oldal

A csillagászat legjelentősebb, hosszú ideje kutatott kérdései közé tartozik annak rejtélye, hogy pontosan hogyan robbannak fel a fehér törpék. Az Amerikai Csillagászati Társaság téli konferenciáján egy kutatócsoport előadottegy új ötletet, amely talán új utat kínálhat a probléma megoldására. A kérdés azért roppantul lényeges, mivel nem egészen két évtizeddel ezelőtt néhány kutató (Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt és Adam G. Riess) éppen ezen felrobbanó csillagokat használtaa kozmikus távolságok mérésére, és ezek révén mutatták ki, hogy a világegyetem nem egyszerűen tágul, de gyorsuló ütemben teszi azt.

A felfedezés alapvetően változtatta meg a kozmosszal kapcsolatos korábbi képünket, és a jelenség magyarázatára vezették be a szakértők a sötét energia fogalmát, amely jelenleg a legjobb választ jelenti a tágulással és a világegyetem egyéb rejtélyeivel kapcsolatos kérdésekre. Ilyen körülmények közt legalábbis meglepőnek nevezhető, hogy még mindig nem egészen értik a szakértők annak a folyamatnak a lépéseit, amely az óriási jelentőségű felfedezést lehetővé tette, vagyis senki sem tudja, hogy miért is robbannak fel a fehér törpék.

Márpedig ennek megfejtése az eredeti felfedezés sorsára is hatással lehet, hiszen ha a folyamat nem egészen úgy zajlik, mint ahogy azt a kutatók feltételezték, egészen más következtetéseket kell levonni a mért adatokból. „Mi van például akkor, ha a fehér törpék másként robbantak fel a világegyetem hajnalán, mint napjainkban? Vagy ha galaxisonként eltérően zajlik le a folyamat?” – teszi fel a problémával kapcsolatos legfontosabb kérdéseket Rosanne Di Stefano, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ munkatársa. Ha nem értjük meg és nem ismerjük fel ezeket a különbségeket, akkor nem korrigálhatjuk az ezekből adódó következményeket, és sosem lesz pontos mérőszalagunk a világegyetemhez, folytatja a szakértő.

A kozmikus mérőszalag egységeit, a felrobbanó fehér törpéket Ia típusú szupernóváknak nevezi a tudomány. Ezek jelenlegi ismereteink szerint szoros kettős vagy többes rendszerekben keletkeznek, amelyekben a rendszer egyik tagja, egy fehér törpe folyamatosan anyagot kap a rendszer többi tagjától. Amikor a fehér törpe tömege eléri az úgynevezett Chandrasekhar-határt (a Nap tömegének 1,44-szeresét), saját gravitációja alatt összeroppan, és beinduló szénfúzió darabjaira szaggatja a csillagot.

Mivel a robbanás az elfogadott elméletek szerint mindig egy adott tömeghatáron következik be, feltételezve, hogy a folyamat minden ilyen típusú szupernóvánál hasonlóan zajlik, a robbanás abszolút fényessége is minden esetben megegyező lesz. Ezek a szupernóvák tehát megjósolható mértékben fognak felfényleni, így látszólagos fényességükből kiválóan megítélhető a távolságuk.

Mindez nagyon jól hangzik, a probléma azonban magával a robbanást előidéző folyamattal van. Mivel nem tudni, hogy ezt mi váltja ki, nem egészen biztos, hogy minden esetben hasonlóan zajlik, és az sem, hogy hasonló mértékű felfénylést produkál. A kutatók az elmúlt évtizedekben sokat vitatkoztak például arról, hogy milyen égitesttől lopja a fehér törpe az anyagot. Egyesek szerint nagyméretű, laza anyagú csillagokat kell elképzelnünk, például egy vörös óriást, mások viszont úgy vélik, hogy egy kicsi, sűrű társról van szó, esetleg egy másik fehér törpéről, amely összeolvad kísérőjével, és együtt lépik át a már említett tömeghatárt. Az utóbbi öt évben aztán az is kiderült, hogy a megfigyelések alapján mindkét keletkezési típusra akad példa a minket körülvevő űrben.

A fő gond azonban az, hogy még ha elfogadjuk, hogy az Ia típusú szupernóvák mindkét típusú kettős rendszerben létrejöhetnek, az sem jelent magyarázatot az ilyen szupernóvák magas gyakoriságára, ezekből az égitestekből ugyanis úgy tűnik, hogy mindig több van annál, mint amennyit a szakértők a modellek alapján elképzelhetőnek tartanak, mondja Di Stefano. (Arról nem is beszélve, hogy az utóbbi években felfedezteknéhány olyan Ia szupernóvát is, amelyek szinte biztosan olyan fehér törpékből keletkeztek, amelyek tömege messze meghaladta az áthághatatlannak hitt határt.)

2. oldal

A szakértő és kollégái ezért kiötlöttek még egy lehetőséget arra, hogyan jöhet létre a szupernóvák ezen változata. Elképzelésük szerint az alapdefinícióval van a probléma, szerintük ugyanis a robbanásnak nem előfeltétele, hogy többes rendszer legyen a kiindulópont, elegendő, ha egy fehér törpe összetalálkozik egy arra járó kisebb égitesttel, egy aszteroidával vagy egy bolygóval. Ha a két égitest összeütközik, az esemény elég lehet ahhoz, hogy felrobbantsa a fehér törpét.

A meglepőnek tűnő elméletet már egy maroknyi megfigyelés is alátámasztja, amelyek arról tanúskodnak, hogy a fehér törpék időnként valóban összeütköznek kisebb-nagyobb kőzetbolygókkal. A találkozásokra pedig valószínűleg éppen fehér törpe voltuk miatt kerülhet sor. Ezek az égitestek ugyanis a Naphoz hasonló csillagokból jönnek létre. Miután a fősorozatbeli csillagok felemésztették hidrogéntartalékaikat, külső rétegeik elkezdenek kiterjedni, magjuk pedig befelé húzódik, és benne beindul a hélium fúziója.

A vörös óriásnak nevezett állapot közben a csillag a kibocsátott energia változó mennyisége miatt meglehetősen instabillá válik, mérete és hőmérséklete széles határok közt ingadozik. Idővel az ingadozás olyan jelentős lesz, hogy a külső rétegek leválnak, és a belőlük képződő planetáris köd belsejében csak a csillag egyre hidegebb magja marad meg. Ez a nagyon sűrű, de piciny égitest a fehér törpe, amely átlagosan 0,6 naptömeggel rendelkezik, térfogata pedig akkora, mint a Földé.

A Napra is hasonló sors vár, és ha azt feltételezzük, hogy más Naphoz hasonló csillagok is rendelkeznek bolygókkal és aszteroidákkal, a létrejövő fehér törpe körül bőven maradnak olyan égitestek, amelyek idővel beleütközhetnek a központi csillagba. Ha saját rendszerünket nézzük, a Kuiper-öv és az Oort-felhő kisebb-nagyobb szikladarabjai valószínűleg épségben át fogják vészelni a Nap vörös óriássá válását, így megmaradnak majd a Nap viszonylagos közelségében a fehér törpe fázisban is.

Di Stefano szerint számos olyan fehér törpe lehet a világegyetemben, amelyet egykori bolygórendszerének maradványa, egy méretes egybefüggő anyagcsomókból álló törmelékfelhő kísér. Amikor aztán a fehér törpe közel kerül egy másik csillaghoz, ami a galaktikus központokban gyakran előfordulhat, annak gravitációja megzavarhatja a törmelék addigi stabil pályáját, és darabjait a csillaközi tér, vagy a központi égitest felé indíthatja.

A szimulációk alapján a helyükről kibillentett égitestek nagyjából egy százaléka idővel beleütközik a fehér törpébe. Azt, hogy ilyen események előfordulnak, igazából senki sem vitatja, az igazi kérdés azonban, hogy mit történik ez után. Di Stefano és munkatársai úgy vélik, hogy ha a körülmények megfelelően alakulnak, és a becsapódó égitest kellően nagy sebességgel rendelkezik, az esemény felrobbanthatja a fehér törpét. Ehhez a számítások szerint egy legalább a Földdel egyező méretű bolygóval való ütközésre van szükség, ami a kisebb égitestekkel való találkozásokkal ellentétben jóval ritkábban fordulhat elő a szakértők szerint. Ez egyben azt is jelenti, hogy az új szupernóva-keletkezési elmélet sem jelent teljesen kielégítő megoldást az Ia típusú szupernóvák gyakoriságának problémájára.

Di Stefano szerint az ötlettel ettől függetlenül érdemes foglalkozni, mert vizsgálata esetleg olyan más folyamatokat fedhet fel, amelyekre eddig nem gondoltak a szakértők, pedig relevánsak lehetnek a kérdésben. Az elmélet első része szinte biztosan helyes, hiszen fehér törpék és aszteroidák közti ütközések valóban történnek a világegyetemben, mondja Ryan Foley, az Illinoisi Egyetem csillagásza. Ami a másik felét illeti, az sem tűnik őrültségnek, ahhoz azonban, hogy megerősítést nyerjen meggyőző megfigyelési adatokra lesz szükség, folytatja a szakértő.

Szupernóva-maradvány a Chandra felvételén

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward