Szupernóva-robbanás készül a Föld közvetlen kozmikus környezetében

A Warwicki Egyetem csillagászai egy rendkívül ritka és nagy tömegű kompakt kettős csillagrendszert fedeztek fel, mindössze 150 fényévnyire a Földtől, ami kozmikus értelemben egyáltalán nem számít nagy távolságnak. Ez a két csillag már ütközési pályára került a megfigyelések szerint, ezért elkerülhetetlenné vált a szupernóva-robbanás, ugyanis a rendszer egyik tagja már annyi anyagot szippant magába a kísérőjéből, hogy bizonyosan 1a típusú szupernóvaként fog felragyogni. Ebben az esetben pedig tízszer fényesebb lesz, mint a telihold az éjszakai égbolton.

Szupernóva-robbanás a Föld közeli kozmikus környezetében (művészi ábra) Fotó: NASA/CXC/M.Weiss/Melissa Weiss

A szupernóva-robbanás egyik speciális alosztálya az 1a típusú szupernóvák gigantikus kozmikus robbanása, amelyet a Föld és a gazdagalaxisaik közötti távolság mérésére is alkalmaznak a csillagászok. 1a típusú szupernóva-robbanás akkor következhet be, amikor egy extrém sűrű tömegű és erős gravitációjú fehér törpe túl sok anyagot szippant magába, és miután már nem képes ellenállni a saját gravitációjának, felrobban.

Szupernóva-robbanás művészi ábrája. A szupernóva-robbanás után vagy egy szupersűrű neutroncsillaggá, vagy pedig fekete lyukká omlik össze a felrobbanó csillag maradványa  Fotó: AFP

Szupernóva-robbanás lesz a Föld kozmikus környezetében

Elméletileg már rég megjósolták, hogy két egymás körül keringő, vagyis bináris rendszert alkotó fehér törpe okozza a legtöbb 1a típusú szupernóva-robbanást. A páros nagyobb tömegű tagja a rendkívül erős gravitációjának köszönhetően folyamatosan anyagot szippant magába a kísérőjétől. E "kannibalizmus" eredményeként egy kritikus határt elérve a nagyobb csillag, vagy pedig mindkettő felrobban.

A fehér törpe állapot a csillagfejlődés egyik asztrofizikailag jól behatárolható végső stádiuma. Részecskefizikai szempontból a fehér törpe egy olyan nagy nyomású anyagkoncentráció, melyben az elektrongáz kvantumfizikailag degenerált állapotban van jelen. A fehér törpék többsége nagyjából Föld méretű, miközben a tömegük megegyezik a Napéval, ezért nagyon nagy a sűrűségük. Felszínük extrém hőmérsékletű, ám ez a hő nem megújuló, mivel nem a termonukleáris fúzió, hanem a csillagösszeomlás által generált hő maradéka, amit a csillag hosszú idő alatt teljesen kisugároz és fénytelen égitestté, halott fekete törpévé válik.

Ez az új felfedezés, amelyet a Nature Astronomy asztrofizikai szaklapban tettek közzé, nemcsak hogy először talált egy ilyen bináris rendszert a galaxisunkban, hanem azt egyben kompakt fehér törpepárként azonosította. James Munday, a Warwick PhD-kutatója és a vizsgálat vezetője az Eurekalert tudományos hírportálnak elmondta, hogy már évek óta számítottak egy ilyen, egymás körül keringő fehér törpe-kettős felfedezésére itt a Tejútrendszerben is, ezért amikor sikerült azonosítaniuk, méghozzá ennyire közel a Földhöz, nagyon izgatottak lettek.

Egy Ia típusú szupernóva-jelölt fantáziarajza: a fehér törpe (jobb oldalon, lent), anyagot szív el a felfúvódott, nagy méretű vörös óriás ritka légköréből. A fehér törpe felé áramló anyag akkréciós korongot képez, majd folyamatosan gyorsulva zuhan a fehér törpére. Amikor a fehér törpe tömege eléri a Chandrasekhar-határt, fellángol a szupernóva.    Fotó: Wikimedia Commons

 „Egy nemzetközi csillagászcsapattal, benne a Warwick Egyetem négy asztronómusával, azonnal megkerestük ezt a rendszert a világ legnagyobb optikai teleszkópjaival, hogy pontosan meghatározzuk a paramétereit"-nyilatkozta James Munday. "Felfedezve, hogy a két csillagot a Föld-Nap távolság mindössze 1/60-a választja el egymástól, hamar rájöttünk, hogy olyan fehér törpe-binárist találtunk, ami kétségkívül 1a típusú szupernóvaként fog felrobbanni, méghozzá a kozmikus időskála szerinti közeljövőben"- hangsúlyozza a kutatócsoport vezetője.

Ezért bizonyos, hogy szupernóvaként fog felragyogni ez a hozzánk közeli rendszer

Figyelemre méltó, hogy James Munday és a kollégái által felfedezett új rendszer a valaha igazolt legnehezebb fehér törpe-kettős, amelyek együttes tömege 1,56-szorosa a Napénak, vagyis meghaladja a szupernóva-robbanáshoz szükséges Chandrashekar-határt, ezért is vehető bizonyosra, hogy szupernóvaként fog felragyogni ez a hozzánk relatíve közeli bináris rendszer.

A Chandrashekar-határ a fehér törpecsillagok maximális tömege, ami 1,44 naptömegnek felel meg. Ez a csillag magjának tömegére vonatkozó határérték határozza meg azt, hogy egy fősorozatbeli csillag az élete végén fehér törpévé válik-e, vagy pedig szupernóvaként fog felrobbanni.

A jövőbeli robbanás azonban annak ellenére, hogy ez a kettős rendszer meglehetősen közel van a Naprendszerünkhöz, nem fogja veszélyeztetni bolygónkat. 

A jelenleg megfigyelt állapotukban e fehér törpék 14 óra alatt kerülik meg egymást, ez azonban a szupernóva-robbanást közvetlenül megelőző helyzetben elképesztő sebességre, mindössze 30-40 másodpercre fog felgyorsulni. 

Az MCG +05-43-16 jelű távoli spirálgalaxisban majdnem pontosan egy időben robbant két szupernóva, az SN 2007ck II típusú szupernóva és az SN 2007co Ia típusú szupernóva. Az Ia szupernóva mintegy tízszer fényesebb, bár megközelítőleg ugyanolyan messze vannak      Fotó: Stefan Immler/NASA

Dr. Ingrid Pelisoli, a Warwicki Egyetem adjunktusa és a tanulmány harmadik szerzője szerint: „Ez egy nagyon jelentős felfedezés. Ha egy ilyen rendszert találunk a közvetlen galaktikus környezetünkben, az azt jelzi, hogy ezek viszonylag gyakoriak, különben sokkal távolabbra kellett volna tekintenünk a galaxisunkban ahhoz, hogy találkozhassunk velük." - A rendszer megtalálása azonban még egyáltalán nem számít a történet végének és további izgalmas felfedezésekre számítunk a jövőben. Apránként egyre közelebb kerülünk az 1a típusú szupernóva-robbanások eredete rejtélyének megfejtéséhez" - mondja a Warwick Egyetem adjunktusa.

Négyszeres kozmikus detonáció

A gigantikus kozmikus robbanásos eseményhez az anyag jelentős része átkerül az egyik fehér törpéről a másikra, ami egy ritka és összetett szupernóva-robbanást eredményez négyszeres detonáció révén. A tömegét megnövelő fehér törpe felülete ott robban fel először, ahol anyagot halmoz fel, melynek következtében másodjára a magja is felrobban. 

Az NGC 4526 spirálgalaxisban fellángolt SN 1994D Ia típusú szupernóva (balra lent) A szupenóva-robbanás fénye elérheti a galaxist felépítő sok milliárdnyi csillag együttes fényességét    Fotó: NASA/ESA/Hubble Space Telescope

A bekövetkező detonáció minden irányban rendkívül nagy erővel szórja szét az anyagot, ami így összeütközik a másik fehér törpével, ennek következtében pedig a folyamat megismétlődik egy harmadik és negyedik robbanásban. Az egymást követő kozmikus robbanások elpusztítják az egész rendszert; a szupernóva-robbanás energiaszintje ezerbillió billiószorosa lesz a jelenlegi legerősebb nukleáris bombáénak. 

A jövőben ez a szupernóva nagyon intenzív fénypontként fog megjelenni az éjszakai égbolton. 

Amikor majd a távoli jövőben bekövetkezik a rendszer felrobbanása, az éjszakai égbolt legfényesebb objektumai ehhez képest halványnak fog tűnik, mert ennek az 1a típusú szupernóva-robbanásnak tízszer lesz erősebb a fénye, mint a teliholdnak, és 200 000-szer lesz fényesebb  a Jupiter látszólagos fényerejénél. A tanulmány teljes terjedelmében a Natural Astronomy szaklapban olvasható el.

A felfedezett kettős fehér törpe-rendszer:

• a Föld közvetlen kozmikus környezetében, tőlünk 150 fényév távolságra található,
• és e bináris rendszer 1a típusú szupernóvaként fog felrobbanni a jövőben,
• a robbanás azonban viszonylagos közelsége ellenére sem fogja veszélyeztetni a Földet.