Földközeli érdekes szupernóvák esetei

Australopithecus, avagy a "déli emberszabású" majom ember felpillantott az afrikai égboltra: olyat látott, melyet még soha az előtt a nappali égen. Fehér, világít. No nem olyan erősen, mint a nap, de sokkal világosabb, mint a Telihold. Veszélyes lehet? Hosszú ideig figyelte, de mivel semmi sem történt, hamarosan közönyösen lépdelt tovább a szavannán.

Néhány millió évvel később, már többet tudunk.

Őseink nem zavartatják magukat az égbolton feltűnű második Nap miatt

"Az egy szupernóva volt, egy a sok közül, amely a Tejút felénk eső részén robbant fel az elmúlt 10 millió év során", mondja ezt Mark Hurwitz a California-Berkeley egyetem csillagásza.

Földközeli szupernóva robbanás ritka jelenség manapság, nem így a múltban. A pliocén földtörténeti korban a szupernóva jelenség sokkal gyakoribb volt, köszönhetően a csillagászok által "Sco-Cen" néven emlegetett csillagközi felhőnek, amely mellett a Naprendszer elhaladt. A felhőn belüli nagy sűrűségű csomókból sorra nagy tömegű, ám annál rövidebb életű csillagok jöttek létre, hogy majd csillagászati időtávlatban mérve egy szemvillanás múlva egy szupernóva robbanásban anyaguk nagy részét visszaadják a ködnek, amelyből születtek.

Kutatók meghatározták, hogy egy olyan szupernóva robbanás, amely 25 fényévnél közelebb következne be, kiirtaná a földi élet nagy részét. Nem a robbanás végezne a földi élettel, nem perzselné fel bolygónkat, sokkal csalafintább módszere van erre: a robbanás által képződött kozmikus sugárzás tönkretenné a Föld ózonpajzsát. Így, végül is a Nap irtana ki minden élőlényt, mely olyan helyen él, ahol érheti az UV sugárzás.

Tudjuk, hogy a Naprendszer elhaladt a felhő mellett, még mindig látjuk azt. Jelenleg mintegy 450 fényév távolságban van tőlünk a Skorpió és Centaurus csillagkép irányában. Innen a neve, a kezdőbetűkből: "Sco-Cen". A felhő jelenleg is távolodik tőlünk. Jesús Maíz-Apellániz, a Johns Hopkins egyetem csillagásza meghatározta a felhő múltbeli mozgását: a Napot 130 fényéves minimális távolságra közelítette meg, 5 millió évvel ezelőtt.

Sco-Ceb még mindig közel volt 2 millió évvel ezelőtt, mikor sok plankton, puhatestű és sok más UV érzékeny élőlény rejtélyes módon kipusztult. Paleontológusok ezen eseményt a pliocén és a pleistocén közé teszik. Ugyanerre a korszakra teszik német tudósok azt a történést, amikor is a Föld Fe⁶⁰-nal, azaz a vas egy izotópjával szennyeződött be. Minderre pliocén korabeli, mélytengeri üledék vizsgálata alapján következtettek.

Egybeesés?

Még nem tudni. A kutatók csak most rakják össze a kirakós darabjait.

A múltbeli szupernóva robbanások történetét rekonstruálni meglehetősen nehéz. A robbanás által keltett felfújódó buborék nem sokkal több, mint egy millió év alatt elhalványul. A neutron csillagokat, -az összeroskadt magját a szupernóvaőscsillagának- már sokkal hosszabb ideig lehet megfigyelni, ám ezeket a robbanás asszimetrikus volta jelentősen felgyorsítja. Így akár a galaxis másik felében is rátalálhatunk arra a neutroncsillagra, ami valamikor mellettünk keletkezett. A vas ritka izotópját pedig elég nehéz keresni millió évek vastag üledéke alatt.

Ámbár a robbanásnak van egy nyilvánvaló nyoma: hatalmas buborék a csillagközi gázban. "És mi egynek a belsejében vagyunk.", mondja Hurwitz.

A csillagászok ezt csak "helyi buborékként" emlegetik. Földimogyoró alakja van, s mintegy 300 fényév hosszan ki van töltve: szinte semmivel. A buborékon belüli gáz sűrűsége 0.001 atom köbcentiméterenként, és nagyon forró, több millió fokos. Egy "normális" csillagközi gáz 100-szor, 1000-szer sűrűbb, és 100 000-szer hidegebb ettől.

A helyi felhőt fokozatosan térképezték fel a 70-es, 80-as években. A csillagászok optikai, mind rádió tartományban átkutatták a Naprendszer környezetét, ám szinte semmit sem találtak, néhány, mintegy 150 fényévre lévő gáznyúlványon kívül. Mindeközben röntgencsillagászok először pillanthatták meg az eget műholdakon keresztül: körös-körül mindenhonnan röntgen-sugárzás érkezik hozzánk. "Rá kellett jönnünk: a Naprendszer egy rendkívül forró, ritka buborékba van beágyazódva", mondja Hurwitz.

Erre a hétre tervez a NASA egy műholdat felbocsátani: "Cosmic Hot Interstellar Plasma Spectrometer", avagy CHIPS nevezetűt, melynek célja a helyi buborék vizsgálata. "Rengeteg dolgot nem tudunk a buborékról", mondja Hurwitz, a kutatás vezető tudósa. Milyen idős a buborék? Milyen a belső felépítése? Milyen gyorsan hűl? CHIPS vizsgálódása megadhatja a választ kérdéseinkre.

A CHIPS a Föld körül keringve ultraviola tartományban működő távcsövével fog kutatni. "A buborék ritka gáza nagyon fényes az extrém UV tartományban, 170 angström környékén.", magyarázza Hurwitz. Más műholdak is vizsgálták már a helyi buborékot UV tartományban, ám a CHPIS sokkal jobban teszi azt majd. A szonda fedélzetén található egy 100 csatornás spektrométer, mely 90-től 260 angströmig képes működni. (9-26 nanométeres hullámhossz között. A látható tartomány ~400-800 nm) "A spektrométer a kulcs", mondja.

A Csendes-óceán üledékéhez hasonlóan, a helyi buborék is tartalmaz szupernóva által létrehozott vasat. "A vasatomok a forró gáz részecskéivel történő folyamatos ütközések miatt elvesztik néhány elektronjukat." A CHIPS spektrométere képes kimutatni a gázban lévő vasatomokat, melyek elvesztették 8, 9, 10 vagy 11 elektronjukat. Összehasonlítva e négyféle állapotban lévő vasatom színképvonalait, annak intenzitásából a kutatók fel tudják térképezni a buborék sűrűségét, hőmérsékletét.

Valószínűleg valami ehhez hasonló színképet fog felvenni a CHIPS. (Az y tengely az intenzitás)

"Ha találunk egy forró pontot", mondja Hurwitz, "akkor minden bizonnyal ott kellett, hogy felrobbanjon a legutóbbi szupernóvák egyike". A buborék gázának színképe elárulja a kutatóknak, milyen gyorsan hűlik a gáz, és ebből meg tudják állapítani milyen korúak a buborék egyes részei.

Fontos megismernünk a buborék belső felépítését, ugyanis ami belül van, az (is) hatással van a Föld jövőjére.

Az elmúlt pár millió év során néhány vékony gáz-szálacska sodródott be a helyi buborékba, melyek egyikébe a Nap is belekerült. Ez a "helyi szál" viszonylag hideg (7000 K), s 0.1 atomot tartalmaz köbcentiméterenként. Csillagászati mértékben nézve ez nem egy számottevő felhő, s a Földre is csak kevés hatással lehet. A nap mágneses tere "nem engedi be" a felhő töltött részecskéit.

Vannak azonban odakint sűrűbb felhők is. Például a Sco-Cen felhő kis "felhőcskéket" ereget felénk. "Néhány azok közül sok százszor sűrűbb, mint a mi kis helyi gáz-szálacskánk", mondja ezt Priscilla Frisch, a chicagoi egyetem asztrofizikusa, aki a csillagközi közeg tanulmányozásával foglalkozik. "Ha beleszaladunk egybe, az összenyomja a Nap mágneses mezejét, így sokkal inkább ki leszünk téve a kozmikus sugaraknak, melynek előreláthatatlan következményei lehetnek a földi klímára és életre.

A CHIPS képes lesz meghatározni ezeknek a sűrűbb felhőknek a pontos helyét az általuk vetett árnyék segítségével, ugyanis ezek a sűrűbb részek kevésbé átlátszóak a buborék UV sugárzása számára. Ezek sötét foltoknak fognak majd látszódni a CHIPS felvételein. Hurwitz megjegyezte még, hogy a szonda által készített első "felhőtérkép" még eléggé durva lesz, 5^o x 25^o-os felbontással fog készülni, így csak a legnagyobb felhők fognak látszódni rajta. Későbbiekben javulni fog a felbontás, egészen 5^o x 6^o-ig. Összehasonlításként: a telihold átmérője fél fok.

Frish elmondta: a Homo Sapiens csak azután lépett színre, miután a csillagközi tér kitisztult. Ritkább felhő valószínűleg jobban elősegíti a stabil klímát Földünkön. Így talán amit az australopithecus látott, az végül is jó előjel volt...

CHIPS segít megtalálni a választ.

Készült a Science@NASA-n megjelent cikk alapján.

Az eredeti cikk írásának időpontja 2003. január 6.-a. A CHIPS-et fellőtték 2003. január 12.-én, a térképezést jelenleg is folytatja.
Félreértésre adhat okot az, hogy e cikk és az előző, Pajzsot fel! című, különbözőképpen nevezi meg egyazon dolgot. Ami a pajzsot fel!-ben hatalmas csillagközi felhő, az ebben a cikkben vékony gáz-szálacskává silányul. Ugyan arról a dologról van szó, de e cikk több száz fényév nagyságú buborékokról szól, melyhez képest ezt a maximum néhány fényév hosszúságú felhőt hatalmasnak nevezni botorság. Az előző cikk fő tárgya a Helioszféra, ahhoz képest tényleg hatalmas.

Az előző írás 0.264 atom/köbcentiméternek adja meg e felhő sűrűségét, míg e mostani 0.1-nek mondja. Az előző cikk a frissebb, így a helyes adat a 0.264!

Üdvözlettel Polgár Sándor