Feltérképezték egy híres, pitypangra emlékeztető szupernóva-maradvány háromdimenziós szerkezetét. A robbanás törmeléke még mindig több mint 1000 kilométeres másodpercenkénti sebességgel száguld kifelé, pedig már majdnem ezer év telt el a középpontjában lévő csillag felrobbanása óta.

Időszámításunk szerint 1181-ben Kínában és Japánban is feljegyezték egy új csillag feltűnését az égen. A fenti animáció az SN 1181 jelű ritka szupernóva-maradványt mutatja, mai állapotában. (W. M. Keck Observatory / Adam Makarenko)

Időszámításunk szerint 1181-ban kínai és japán csillagászok feljegyezték, hogy „vendégcsillag” érkezett a Cassiopeia csillagképbe. Ma már tudjuk, hogy az általuk látott fénypont egy szupernóva volt. A csillagrobbanás maradványát csak 2013-ban találta meg Dana Patchick amatőrcsillagász a NASA WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) űrtávcsövének archív felvételein. Mivel azt gondolta, hogy egy planetáris köddel van dolga, Pa 30 jelzéssel vezette fel a katalógusába.

A Pa 30 azonban egy Iax típusú szupernóva maradványa, amelyet egy fehér törpecsillag robbanása hozott létre. A jelzés „x” tagja arra utal, hogy a csillag egy része túlélte a robbanást, ezért a szupernóva a szokásosnál halványabb. Ez magyarázatot ad arra, hogy miért tartott ilyen hosszú ideig, míg a csillagászok felfedezték.

Tavaly egymástól független kutatócsoportok szintén a WISE segítségével észlelték, hogy különös szálak találhatók a Pa 30 belsejében. Tim Cunningham (Harvard & Smithsonian) és Ilaria Caiazzo (Institute of Science and Technology, Austria) kutatócsoportja most a Keck Cosmic Web Imager (KCWI) és a Keck Obszervatórium segítségével elkészítette a szálak eloszlásának háromdimenziós térképét. Az eredményeket a The Astrophysical Journal Letters című szaklapban hozták nyilvánosságra.

2023-ban készült felvétel a Pa 30 szokatlan, tűzijáték-szerű szerkezetéről. (Robert Fesen)

„A szupernóva-maradványról készült egyszerű kép csak olyan lenne, mint egy pillanatkép egy tűzijátékról.” – mondja a kutatócsoport tagja, Christopher Martin (Caltech). „A Keck Cosmic Web Imagernek köszönhetően viszont egyfajta mozgóképet kapunk, mivel meg tudjuk mérni a robbanás törmelékdarabjainak sebességét, amint azok a központtól kifelé tartanak.” Az így kapott csíkok már inkább egy kinyílt pitypangra emlékeztetnek.

A Keck Cosmic Web Imagernek hála a Pa 30-ról készült kép minden egyes képpontja információt hordoz a különböző hullámhosszokon mért fényességről is. A kutatócsoport olyan képpontokat keresett, amelyeknél a fény a vörös vagy kék irányba tolódott el, mert ebből megtudhatták, hogy a kibocsátott anyag közeledik felénk, vagy távolodik tőlünk.

„Azt találtuk, hogy a szálak ballisztikusan tágulnak. Ez azt jelenti, hogy az anyag a robbanás óta nem lassult le, de nem is gyorsult fel. A mért sebességek alapján visszavezethetjük a robbanást szinte pontosan 1181-ig.” – mondja Cunningham.

Az elemzés felfedte, hogy belül, a vékony szálak között egy nagy üreg található. Egyelőre nem tudják, hogyan alakult ki ez a szerkezet. Lehetséges, hogy egy fordított lökéshullámról van szó, amely lassabban halad, mint az eredeti, és az anyag egy része visszazuhan a középpont felé. Cunningham szerint lehet, hogy a környező por szálakba tömörül, de még nem tudják biztosan. „Az objektum morfológiája nagyon furcsa és lenyűgöző.” – teszi hozzá.

„A tanulmány egyik következtetése, amit különösen érdekesnek találok, a kilövellő anyag aszimmetriája, ami aszimmetrikus robbanásra utalhat.” – mondja Georgios Dimitriadis (Lancaster University), aki nem vett részt a kutatásban. A széles körben elfogadott vélemény az, hogy az Iax típusú szupernóvákban fehér törpe von el anyagot a csillagtársától, és ez szimmetrikus robbanáshoz vezet. „Ha ez a robbanás aszimmetrikus volt, akkor jobban meg kell vizsgálnunk, hogy milyen rendszerből alakulhat ki Iax típusú szupernóva.” – mondja Dimitriadis.

A csillagászok az Ia típusú szupernóvákat standard gyertyaként használják a kozmikus távolságok mérésére, ezáltal pedig a Világegyetem tágulási sebességének meghatározására. Bár az Iax típusú szupernóvákat nem használják erre a célra, a fehér törpék robbanásaira azért fényt vethetnek. „Az Ia szupernóvákból származó kozmológiai mérések bizonytalanságának egyik fő oka az, hogy nem ismerjük a robbanás fizikáját.” – mondja Dimitriadis. „Az extrém, különleges Ia típusú szupernóvák, például az Iax-ek megismerése segíthet megértenünk az átlagos Ia szupernóvákat is.” A hasonló szupernóva-maradványok jövőbeni háromdimenziós feltérképezése kulcsfontosságú lehet a Világegyetem néhány nagy rejtélyének megfejtéséhez.

Forrás: Sky & Telescope