A nagy tömegű csillagok robbanásakor a legtöbb esetben megfigyelhetőek a színképben a hidrogén, a hélium, a szén, illetve az oxigén vonalai, az újonnan vizsgált, SN2021yfj nevű objektum esetén azonban ezek az ionok hiányoznak a spektrumból, és helyettük szilícium-, kén- és argonvonalak látszanak.
A tudósok úgy gondolják, hogy a csillagokban hagymahéj-szerűen helyezkednek el az elemek, kívül a könnyebb, belül pedig a nehezebb atomokkal, atommagokkal. Ilyen módon tehát a vizsgált szupernóvának valahogyan le kellett fújnia magáról a külső rétegeit ahhoz, hogy a robbanás során a spektrumban is megfigyelt szilíciumban, illetve kénben gazdag rétegeket lássuk. Ez a megfigyelés amellett, hogy bizonyítékot ad a csillagok hagymahéj-szerkezetére, felvonultat a szemünk előtt egy ritka, eddig ismeretlen szupernóva-típust, és bepillantást enged egy felrobbanó csillag belsejébe. Ez ugyanis az első alkalom, hogy megfigyelhettünk egy ennyire "meztelenre vetkőzött" csillagot.
A Zwicky Transient Facility (ZTF) nevű égboltfelmérés által felfedezett SN2021yfj összességében megmutatja, hogy a csillagok belső szerkezetéről és haláláról alkotott elméletek bár helyesnek bizonyulnak, mindmáig nem teljesen adtak számot az összes lehetséges forgatókönyvről. A szóban forgó szupernóva-robbanás ugyanis nem hasonlít semmire, amit korábban láthattunk, amely által megmutatkozik, hogy az eddig ismerteken túl más, egzotikus forgatókönyvek is léteznek a csillagok halálára. Az új felfedezésről szóló tanulmányt a kutatók a Nature című szaklapban tették közzé.
A csillagok hagymahéj-szerkezete
A vizsgált szupernóva szülőcsillaga egy 10 és 100 naptömeg közötti csillag, amelynek a belsejében a könnyebb elemeket nehezebb elemekké alakító fúziós folyamatok zajlottak. A nagy tömegű csillagokban a fúziós folyamatok egészen a vasmag állapotáig folytatódnak, amikor is a külső rétegekben megmarad a könnyebb elemek fúziója is. Amikor ez a mag elér egy kritikus tömeget, összeomlik. Az összeomlás folyamatok láncolatát indítja be, amely végül a csillag halálakor megfigyelhető szupernóva-robbanáshoz vezet. A robbanás során a csillag leveti külső rétegeit és magja helyén egy neutroncsillag, avagy a legnagyobb tömegű csillagok halála esetén fekete lyuk marad vissza.
A spektroszkópiai vizsgálatok alapján az SN2021yfj minden eddig ismert szupernóvától különbözik, hiszen a robbanás során több réteg dobódott le a "hagymahéjak" közül, mint az eddig ismert robbanások esetén. Mindeddig a szén és az oxigén voltak azok az elemek, amelyek jellemzően látszottak a külső hidrogén, illetve héliumburkait korábban lefújó csillagok esetén, most azonban ennél nehezebb elemeket is láthattunk a színképben. A kutatók rögtön észrevették, hogy az SN2021yfj különbözik minden eddig vizsgált szupernóva-típustól, hiszen a színképében jórészt a szilíciumhoz, a kénhez és az argonhoz hasonlóan nehéz elemek látszottak. Ez pedig arra utalt, hogy az objektum robbanása valamilyen eddig ismeretlen, különleges forgatókönyv szerint zajlott.
Továbbra is rejtély, hogy pontosan mi okozhatta azt, hogy a csillag ennyi külső rétegét lefújta a robbanás előtt, elméletek azonban vannak erre nézve is. Ezek közé tartozik egy esetleges csillagkitörés a szupernóva-robbanás előtt, a szokottnál erősebb csillagszél, vagy egy társcsillag jelenléte a rendszerben, amely letépte társának külső rétegeit a robbanás előtt. Ezek helyett a kutatók szerint mégis csak az úgynevezett pár-instabilitásos forgatókönyv a legvalószínűbb, amelynek során a csillag többszöri, robbanásszerű kitörésekkel fokozatosan levetette külső rétegeit.
A szupernóvát vizsgáló csillagászok kiemelték, hogy mivel eddig csak egy példát láttunk erre a különleges szupernóva-típusra, egyáltalán nem vehetünk mérget arra, hogy a rá megalkotott robbanási forgatókönyv helytálló. Ennek megerősítéséhez fontos, hogy a jövőben további, az SN2021yfj-hez hasonló szupernóvákat is megvizsgálhassunk.
A cikk forrása: https://www.space.com/astronomy/astronomers-discover-strange-new-type-of-supernova-this-is-the-first-time-we-have-seen-a-star-that-was-essentially-stripped-to-the-bone
Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet