Megfejtették a Tejút rejtélyes csillagának titkát

A szupernóvánál tízszer erősebb robbanás, egy hipernóva szolgáltathatta az anyagot ahhoz a tejútbeli ősi csillaghoz, amely mindössze 1 milliárd évvel az ősrobbanás után keletkezett, és szokatlanul magas arányban tartalmaz egyes fémes elemeket.

Egy korábban ismeretlen forrásból, a szupernóvánál tízszerte nagyobb energiájú robbanásból eredhet annak a 13 milliárd éves tejútbeli csillagnak az anyaga, amely sok fejtörést okozott eddig a csillagászoknak. Az Ausztráliai Nemzeti Egyetemen működő All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D) kutatócsoport felvetése szerint az ősi és különös csillag szokatlanul magas urán- és cinktartalmát az magyarázhatja, hogy egy nem sokkal az ősrobbanás után bekövetkezett ún. magneto-rotációs hipernóva anyagát hordozza magában. David Yong, Gary da Costa és Chiaki Kobayashi elsőként találtak bizonyítékot arra a hipermasszív robbanástípusra, amely egy összeroppant, gyorsan forgó csillag pusztulását kíséri.

Az űrbéli kataklizmák e korábban ismeretlen formája, amely mindössze egymilliárd évvel az ősrobbanás után következett be, jó eséllyel magyarázatot ad arra, miért tartalmaz egy ősi és primitívnek tekinthető Tejútrendszer-béli csillag szokatlanul sokat bizonyos nehéz elemekből. A Naptól 7500 fényévnyire található, a galaxisunk halójában keringő SMSS J200322.54-114203.3 lajstromjelű csillag ugyanis gazdagabb cinkben, uránban, európiumban és feltehetőleg aranyban, mint a hozzá hasonló korúak. A neutroncsillag-összeolvadások, amelyeket általában e fémek forrásának tartanak, nem magyarázzák kielégítően a nevezett elemek markáns jelenlétét ebben az ősi csillagban.

A csillagászok számításai szerint csak egy nagyon korai csillag heves, gyors forgás és erős mágneses mező által felerősített összeomlása adhat számot azokról a többlet-neutronokról, amelyek a rejtélyes csillag anyagában jelen vannak. Az eredményeket a Nature folyóiratban adták közzé.

„A szóban forgó csillag vas-hidrogén aránya a mi Napunkénál mintegy 3000-szer alacsonyabb – fejtette ki az Ausztrál Nemzeti Egyetemen dolgozó Yong –, ami azt jelenti, hogy egy rendkívül ritka, fémekben extrém módon szegény csillagról beszélünk.

Az pedig, hogy mindeközben bizonyos még nehezebb elemekből a vártnál jóval többet tartalmaz, azt jelenti, hogy még annál is ritkább szerzet: valódi tű a szénakazalban."

Az SMSS J200322.54-114203.3 csillag (kép közepén, célkeresztben) Forrás: Da Costa/SkyMapper

A világegyetem első csillagait csaknem kizárólag hidrogén és hélium alkotta. Ahogy aztán ezek életük végeztével összeroskadtak és felrobbantak, neutroncsillagokká és fekete lyukakká alakultak, s eközben nehezebb elemeket termeltek, amelyek beépültek a csillagok következő nemzedékébe: a ma megfigyelhető legöregebbekbe. E csillaghalálok nagyjábóli számát és energiáját az utóbbi évek kutatásai nyomán elég jól ismerjük, így a belőlük származtatható nehéz elemek mennyiségét is pontosan meg lehet becsülni.

Márpedig az SMSS J200322.54-114203.3 esetében egyszerűen nem jön ki a matek.

„Ezeknek a nehéz elemeknek az extra mennyisége kell, hogy származzék valahonnan – szögezte le Chiaki Kobayashi, a Hertfordshire-i Egyetem (Egyesült Királyság) professzora. – Mi most első alkalommal találtunk közvetlen megfigyeléses bizonyítékot arra, hogy létezett egy sajátos robbanás, egy hipernóva, amely egyszerre létrehozta a periódusos rendszer összes stabil elemét. Egy gyorsan pörgő, erősen mágneses, nagytömegű csillag magjának összeomlása okozta robbanás az egyetlen, ami megmagyarázhatja a megfigyeléseket."

A hipernóvák létéről már az 1990-es évek vége óta tudunk, azonban ez az első olyan példa, ahol a gyors forgás és az erős mágnesség együttes szerepe is beigazolódott. „Ez a csillaghalál óriási robbanással jár – mondta el Yong. – Számításaink szerint a J200322.54-114203.3 olyan kémiai őslevesből alakult ki 13 milliárd évvel ezelőtt, amely e hipernóva maradványait is tartalmazta. Ezt a jelenséget senki nem írta le korábban."

A cink magas aránya egyértelműen hipernóvára, vagyis extrém nagy energiájú szupernóvára utal"

– erősítette meg Brian Schmidt Nobel-díjas professzor, az Ausztrál Nemzeti Egyetem alkancellárja. Az ASTRO 3D műhely First Stars (Első Csillagok) kutatócsoportjának vezetője és egy egyetem tanára, Gary Da Costa elmondta: a csillagot először a SkyMapper nevű, a déli égbolt feltérképezését célzó projekt keretében azonosították.

Hipernóva-robbanás illusztrációja Forrás: AFP

„A SkyMapper programban az egyetem 2.3 méteres teleszkópjával dolgozva először csak arra lettünk figyelmesek, hogy egy extrém mértékben fémszegény csillaggal van dolgunk – mesélte Da Costa. – A részletes megfigyeléseket aztán a chilei Európai Déli Obszervatórium 8 méteres óriásteleszkópjával végeztük."

Ez a roppant fontos felfedezés egy eddig ismeretlen útját tárja fel annak, ahogyan nehéz elemek keletkezhettek a korai univerzumban"

– tette hozzá Lisa Kewley professzor, az ASTRO 3D igazgatója.