Hét év leforgása alatt a ZTF égboltfelmérés során több mint tízezer szupernóvát azonosítottak és osztályoztak!

A Zwicky Transient Facility (ZTF) nevű, neves égboltfigyelő projekt újabb fontos állomásához érkezett: eddig több mint tízezer égitestet azonosított szupernóvaként. A szupernóvák olyan lenyűgöző események, amelyek a csillagok végső stádiumában következnek be, és hatalmas mennyiségű energia szabadul fel, valamint drámai fényességnövekedés jellemzi őket. Ezek a robbanások az Univerzumban rendkívül sokféle formában jelentkeznek, és hozzájárulnak a csillagászati kutatások izgalmas világához.

Az emberiség 2012-re összesen 16 ezer szupernóvát azonosított. Ezzel szemben a tranziens események kutatására és osztályozására specializálódott ZTF égboltfelmérés csak 2017-ben indult, egy 1,3 méteres tükörátmérőjű teleszkóppal, amely a Palomar Obszervatóriumban található. Azóta azonban világossá vált, hogy a ZTF átvette a vezető szerepet a szupernóvák felfedezésének terén.

A ZTF égboltfelmérésen belül van egy olyan alcsoport, amely kifejezetten az új szupernóvák felfedezésére és osztályozására szakosodott: ez a Bright Transient Survey.

Az Univerzumban több ezer milliárd csillag található, amelyek közül szinte minden pillanatban felrobbanhat egy szupernóvaként. A tízezres szám elérése tehát bár tényleg egy rendkívüli eredménynek mondható, valójában még ennél is említésre méltóbb a technológia fejlődése, amely lehetővé tette a fényességüket hirtelen megváltoztató objektumoknak, az úgynevezett tranzienseknek az ilyen nagy számban történő felfedezését.

Történelmi érdekességként megjegyzendő, hogy az égboltfelmérést Fritz Zwicky amerikai csillagászról nevezték el, aki az 1930-as években úttörő szerepet játszott a felrobbanó csillagok kis távcsővel történő felfedezésében. Kollégájával, Walter Baade-val honosították meg a "szupernóva" elnevezést, amely azóta is használatos, és karrierjük során együtt több mint 120 szupernóvát fedeztek fel, amellyel rekordernek számítottak. Zwicky 1974-es halála után a ZTF égboltfelmérés a tiszteletadás jeléül az ő neve alatt folytatta a szupernóvák felfedezését.

Érdemes hangsúlyozni, hogy a ZTF égboltfelmérés nem csupán a szupernóva-robbanásokra összpontosít; széles spektrumot ölel fel, amelyben számos más tranziens asztrofizikai jelenséget is nyomon követ és kategorizál. Ilyenek például a Naprendszerben gyorsan haladó aszteroidák, a fekete lyukak által szétszakított égitestekből származó árapály-katasztrófák, valamint az összeolvadó csillagok izgalmas folyamatai is.

A felmérés keretében éjszakánként több száz tranziensjelöltről gyűjtünk adatokat. Amennyiben megerősítést nyer, hogy egy valóban újonnan felfedezett objektummal állunk szemben, és sikerül azt megfelelően osztályozni, az összegyűjtött információkat feltöltjük a Transient Name Server nevű központi adatbázisba. Ez a lépés lehetővé teszi, hogy a csillagászati közösség tagjai számára széles körben hozzáférhetővé váljanak a legfrissebb felfedezések. Így bárki nyomon követheti az újonnan azonosított tranzienseket, hozzájárulva a tudományos ismeretek bővítéséhez.

A felfedezés izgalma mellett kulcsfontosságú, hogy tisztában legyünk azzal, milyen típusú szupernóvát vizsgálunk. Ezt a kérdést egy szupernóva színképének elemzésével tudjuk megválaszolni. A színkép rögzítése révén rengeteg értékes információhoz juthatunk a detonáló csillagról, többek között a kémiai összetételéről és a típusának meghatározásáról is.

A szupernóváknak két fő altípusát különítik el a csillagászok. Az első alcsoportba az úgynevezett magösszeomlásos szupernóvák tartoznak. Ezek a nagy tömegű csillagok halálakor jönnek létre, amikor azok magja elér egy bizonyos határtömeget. Ezt a tömeget átlépve a csillagmag gravitációsan összeomlik, és kialakul belőle egy neutroncsillag, amelyre ráhullanak a csillag külső burkai. Ezek a burkok a kemény neutroncsillag-magról visszapattanva egy lökéshullámot hoznak létre. A még nagyobb kezdeti tömegű csillagok magja nem neutroncsillaggá, hanem fekete lyukká omlik össze.

A másik fő szupernóva-altípus a Ia-típusú, más néven termonukleáris szupernóvák kategóriájába tartozik. Ezeknek a csillagoknak az alapját olyan fehér törpecsillagok képezik, amelyek valamilyen módon elérik a Chandrasekhar-határtömeget. E határérték átlépésekor a csillag belső egyensúlya felborul, és a termonukleáris fúzió folyamata beindul, ami végül robbanásszerűen szétszaggatja a csillagot. Az eddig felfedezett különféle forgatókönyvek alapján több lehetőség is létezik arra, hogyan juthat el egy fehér törpe ehhez a kritikus tömeghez: például képes anyagot gyűjteni egy társcsillagtól, vagy összeütközni egy hasonló tömegű csillaggal.

Az Ia-típusú szupernóvák azonosítása rendkívül jelentős kozmológiai szempontból, hiszen ezek a csillagászati jelenségek standardizálható gyertyaként funkcionálnak. Ezen szupernóvák révén képesek vagyunk nyomon követni az Univerzum tágulásának felgyorsuló ütemét, amely felfedezés 2011-ben Nobel-díjat hozott a kutatóknak.

A ZTF felmérés célja, hogy átfogóan feltérképezze az égbolt minden zugát, lehetővé téve ezzel a felfedezett tranziensek gyors azonosítását, majd későbbi spektroszkópiai mérések révén azok alapos osztályozását. Amikor a projekt elindult, senki sem gondolta volna, hogy a Palomar Obszervatórium kistávcsöve ennyire értékes eszközzé válik a csillagászati kutatások során.

A projekt egyik leglenyűgözőbb eredménye a Zwicky szupernóva (SN Zwicky) felfedezése volt, amely a gravitációs lencsehatás következtében négyszer is feltűnt egyetlen felvételen. Az ilyen rendkívüli események észlelése mellett a kutatás fő célja továbbra is az, hogy a szupernóvák ezreiről, sőt, akár tízezreiről leplezzük le a titkokat. Az összegyűjtött adathalmaz révén a tudósok lehetőséget kapnak arra, hogy választ találjanak az Univerzummal kapcsolatos sokáig megválaszolatlan kérdésekre, ezzel új fényt derítve a kozmikus jelenségekre.

Zwicky öröksége tehát továbbra is jó kezekben van!