Gigászi szupernóva-robbanást figyeltek meg

A csillagok lényegében hatalmas fúziós erőművek, amelyek évmilliókig vagy akár évmilliárdokig egyensúlyban vannak. Bár a tömegvonzás igyekszik a csillag teljes anyagát egyetlen pontba összehúzni, a magban zajló fúziós folyamatok energiája kifelé igyekszik, így ellentartva a gravitációs vonzásnak. A mi Napunk egy viszonylag kis tömegű csillag, amelyben jelenleg a hidrogén fúziója szolgáltatja az energiát. Ennek kifogytával, egy rövid, héliumot felhasználó fúziós korszak után központi csillagunk a vörös óriás fázist elhagyva, évmilliárdok alatt kihűlő fehér törpeként végzi majd be.

A nagyobb tömegű csillagok halála ennél jóval viharosabb esemény. A 10-100 naptömegnyi csillagokban a fúziós folyamatokban egyre magasabb rendszámú elemek termelése zaljik egészen addig, míg a csillag szinte teljes magja vasatomokká nem alakul. A vasatomok fúziójához már energia befektetésére volna szükség, így ebben a korszakban a belső energiatermelés hirtelen félbeszakad. A túlsúlyba kerülő gravitáció hatására a csillag külső rétegeinek anyaga befelé zuhan. Elérve a magot, a szupernóva-robbanás során a külső rétegek ledobódnak a csillagról, míg maga a centrum a csillag tömegétől függően neutroncsillaggá vagy fekete lyukká alakul át.

De mi történik, ha egy igazán óriási, akár több száz naptömegnyi csillag robban fel? Ezekben a gigászokban egészen másfajta egyensúly alakul ki, mint kisebb tömegű társaikban. Az elméletek szerint a magban termelődő, és kifelé haladó fotonok olyan nagy energiájúak, hogy általuk elemi részecskepárok, elektronok és pozitronok keletkeznek, és ebben a folyamatban a csillag energiatermelése arra fordítódik, hogy tömeggel nem rendelkező fotonokból tömeggel bíró elemi részecskék jöjjenek létre. Ezen óriások esetében a csillag összeroppanásakor a külső rétegek nem vasból álló magra zuhannak, hanem jóval könnyebb oxigénatomokból álló magra. Ez a forró, összepréselt oxigénmag ennek hatására egy termonukleáris reakció során rendkívül hevesen robban fel, és szinte teljesen elpusztítja a csillag magját.

Már több évvel ezelőtt sikerült megalkotni az ezen folyamatokat leíró elméletet, de eddig egyetlen ilyen objektumot sem sikerült megfigyelni. Nemrégiben az izraeli tudósok vezette, német, angol, kínai és amerikai kutatókból álló csoport az SN2007bi jelű szupernóvát vizsgálta meg, amely egy távoli törpegalaxisban robbant fel. A vizsgálatok során úgy találták, hogy a megfigyelt objektum kitűnően beleillik a fenti modelbe. Az adatok elemzése során arra jutottak, hogy a csillag tömege akár 200 naptömeg is lehetett. Egy ilyen hatalmas tömegű csillag megfigyelése azért is érdekes, mert az univerzum általunk belátható részében a megfigyelések és elméletek szerint is körülbelül 150 naptömeg a csillagok tömegének felső határa, sőt, egyes kutatók szerint a csillagok méretének is van felső határa. Az SN2007bi viszont megerősíti, hogy az ilyen roppant tömegű csillagok bár rendkívül ritkák, mégiscsak léteznek; sőt, ennél jóval nagyobb, akár 1000 naptömegű csillagok is létezhettek az univerzum életének korai szakaszában.

A felrobbanó csillagóriást egy apró törpegalaxisban sikerült észlelni. Ennek a rendszernek a mérete alig százada saját Tejútrendszerünk méretének. A kutatók szerint az ilyen törpegalaxisok lehetnek a hasonló óriáscsillagok lakóhelyei, amelyekben eddig ismeretlen hatások teszik lehetővé az eddigi határnak tartott 150 naptömegnyi anyag átlépését.

A megfigyelt szupernóva és hasonló óriáscsillagok jövőbeli vizsgálata bepillantást enged a hatalmas csillagok robbanási folyamataiba és segíthet megérteni, hogyan járultak hozzá az univerzum jelenlegi anyagi összetételének kialakításához. A régmúlt szupernóvák elengedhetetlenül fontosak voltak ugyanis a nehezebb elemek előállításában, és azoknak a kozmikus környezetbe juttatásában. Ezekből a beszennyezett kozmikus felhőkből alakulhattak ki később az esetleg élet hordozására is alkalmas bolygórendszerek. A most megfigyelt szupernóva-robbanás során például a megsemmisülő, közel 100 naptömegnyi csillagmagból a kutatók szerint többek között 5 naptömegnyi nikkel keletkezett.