Neutroncsillagot találtak egy szupernóva maradványában

Amikor egy nagy tömegű csillag élete végén szupernóvaként felragyog, a felrobbant csillag maradványai még éveken keresztül megfigyelhető változásokon esnek át. Bár a csillag a külső rétegeinek javát ledobta a robbanásban, a maradék anyaga igencsak összesűrűsödik, és vagy fekete lyuk lesz belőle, vagy neutroncsillag. Ez utóbbi egy elképesztően nagy sűrűségű, mindössze néhány tíz kilométernyi átmérőjű objektum, amelyben minimum 1,4-szeres naptömegnyi anyag nyomódott össze. (Ha a Föld olyan sűrű volna, mint egy neutroncsillag, akkor alig 300 méteres átmérőjű – népszerű „mértékegységgel” 60 zsiráfnyi – lenne.)

A James Webb-űrteleszkóp egy 1987-es szupernóva, a Nagy Magellán Felhőben felrobbant SN 1987A jelű objektum maradványát figyelte meg sikeresen, infravörös tartományban. Ez az első eset, hogy sikerült egy neutroncsillagot közvetlenül megfigyelni! A távolsága kb. 160 ezer fényév, és számos megfigyelés irányult rá a szupernóva felrobbanása óta, azonban a neutroncsillagot mindeddig nem találtuk meg.

A szupernóva a déli féltekén élők számára szabad szemmel is megfigyelhető volt, e szempontból az első, amit 1604 (Kepler szupernóvája) óta láthattunk. Különösen érdekes volt az a megfigyelés, amely szerint a csillag felfénylése előtt pár órával hirtelen egy igen erős, néhány másodpercig tartó neutrínó-löketet észlelt 3 obszervatórium is – ez volt az első közvetlen információ, illetve bizonyíték arról, hogy mi is játszódik le egy olyan szupernóvában, amelynek összeomlik a magja. Ezeket a szupernóvákat II-es típusú szupernóvának hívják, és a színképük alapján lehet őket felismerni, a végeredményük pedig vagy neutroncsillag, vagy fekete lyuk. A szupernóva-robbanás óta a szakemberek folyamatosan vizsgálták a maradványokat, abban bízva, hogy kiderülhet, végül mi is lett az eredmény. Az elmúlt években közvetett bizonyítékát már látták annak, hogy neutroncsillag születhetett, azonban közvetlen megfigyelésre mindez idáig nem került sor.

A James Webb-űrteleszkóp 2022 júliusában kezdte meg működését, és az egyik első megfigyelt objektum volt az SN 1987A maradványa, július 16-án. A közép-infravörös tartományú MIRI műszer közepes felbontású spektrográfja (MRS) segítségével vizsgálták meg a maradványt, és egyszerre készült róla fotó és színképelemzés is. Ezek elemzése során a szupernóvából kidobott anyag középpontjánál igen erős jelet találtak, amely ionizált argon jelenlétét mutatta. Később az űrteleszkóp másik spektrográf műszerével, a közeli-infravörös NIRSpec segítségével megismételt vizsgálatban még erősebb jelét látták, az ez esetben ötszörösen ionizált argonnak. Ez pedig azt jelentette, hogy kellett lenni a középpontban egy rendkívül erős sugárforrásnak, aminek a hatására az ionok kialakultak.

A kutatók számos eshetőséget végigvizsgáltak, és arra jutottak, hogy az a legnagyobb valószínűségű magyarázat, hogy neutroncsillag van a szupernóva maradványának helyén. A fekete lyuk lehetőségét azzal tudták kizárni, hogy a csillag magjának tömege túl kicsi volt ahhoz, hogy fekete lyuk jöhessen létre belőle.

Az SN 1987A maradványának további, még részletesebb megfigyelései segítségével lehet majd finomítani azokon az elméleteken, amelyek a II-es típusú szupernóvák folyamatait leírják.