20221128_SgrEast_fig2

Szupernóva-rekonstrukció a Galaxis szívében

Szegedi asztrofizikus is közreműködött a Tejútrendszer központi régiójának régóta ismert, de eddig feltáratlan múlttal rendelkező szupernóva-maradványának hidrodinamikai alakelemzésében.

A Tejútrendszer centrumának rádiótartományban végzett vizsgálatai alapján tudjuk, hogy Galaxisunk központi régiójában számos csillagrobbanás történt az utóbbi kb. százezer évben. A szupernóva-maradványok (supernova remnants, SNR) buborékjainak lökéshullámai nehezebb elemekkel szennyezik be környezetüket, új csillaggenerációk keletkezését indítják be, sőt, még a Sgr A* néven ismert, a Galaxis magjában lévő szupernagy fekete lyuk fejlődéséhez is hozzájárulhatnak. A tőlünk mért jelentős, több mint 25000 fényévnyi távolságuk miatt azonban nagyon kevés tulajdonságát ismerjük ezen óriás gázbuborékoknak. Még a galaxis centrumának legtöbbet vizsgált szupernóva-maradványa, az Sgr A East SNR esetében sem ismerjük a robbanás eredetét, időpontját vagy akár csak azt, hogy a gázfelhő a központi fekete lyuk előtt avagy mögött helyezkedik-e el...


Egy új kutatás, amelynek szerzői között az SZTE Fizikai Intézet csillagásza, Dr. Barna Barnabás is szerepel, ezekre a kérdésekre adott pontosabb válaszokat.


A kutatók abból a kevés információból indultak ki, amit biztosan ismerünk az Sgr A East-tel kapcsolatban: ez pedig mindösszesen az SNR alakja és mérete. Ha azonban ehhez hozzátesszük, hogy a szupernóva-robbanások szinte teljesen gömbszimmetrikus folyamatok, akkor értelemszerűen adódik, hogy a környezetének kellett formálnia a folyamatosan táguló és a fekete lyuk gravitációs térben keringő gázfelhőt. Csillagszél a központi régióból, intersztelláris anyag rétegződése, sűrű molekulafelhők – csak néhány példa azon hatások közül, amelyek befolyással lehettek az SNR méretének és alakjának alakulására. A kutatók a Galaktikus centrumot célzó korábbi vizsgálatok alapján egyfajta akadálypályát építettek fel a szupernóva számára, amelyben a környezeti hatások együttesen vagy külön-külön is vizsgálhatóak. A szimulációkhoz egy hidrodinamikai számításokra tervezett kódot alkalmaztak, amellyel változatos környezetben modellezhetőek a gyorsan táguló gázbuborékok, így az SNR-ek is.


Az akadálypálya tesztelését követően már csak azt kellett kitalálni, hogy honnan és mikor indulhatott ki a robbanás. Ehhez a kutatócsoport több ezer szimulációt futtatott, következetesen végigpróbálva minden szóba jöhető paraméterkombinációt, végül azt hozva ki győztesnek, amelynek végeredménye leginkább reprodukálta a Sgr A East alakját.


20221128_SgrEast_1
Egy sűrű molekulafelhő közelében táguló szupernóva-robbanás hidrodinamikai modellje (alul a közeli molekulafelhő sűrűség-kontúrjai, háttérben az Sgr A*-ra centrált csillagszél, középen a keretben a modellezett szupernóva-robbanás). Forrás: Ehlerová et al. 2022.


A szupernóva-maradvány illesztéséből kapott legvalószínűbb forgatókönyv szerint a robbanás tízezer évvel ezelőtt történhetett – a Naprendszer irányából nézve – mintegy 12 fényévnyire a szupernagy tömegű fekete lyuk mögött. A maradvány kora alapján egy nagy tömegű csillag robbanhatott fel (ún. kollapszár szupernóva), de nem zárható ki egy különleges, viszonylag kisebb energiájú (ún. Iax) termonukleáris szupernóva sem.


A tanulmány nem csak a múltról, hanem a távoli jövőről is érdekes állítást fogalmaz meg: a szupernóva-maradvány mozgása és tágulása ugyanis nem állt meg, és továbbra is “összesöpri” az útjába kerülő intersztelláris gázanyagot. Hosszú távon azonban csak egy irányba vezethet a maradvány útja: a Sgr A* mélyére. A modellek szerint 70 000 év múlva kb. 1000 naptömegnyi anyagot szállít az óriási fekete lyuk közvetlen közelébe, tovább hizlalva ezzel a már így is 3,6 millió naptömegű monstrumot.


A neves Astronomy & Astrophysics szaklapban elfogadott publikáció preprint verziója ezen a linken érhető el.