A mintegy 25 millió fényéves távolságával csillagászati értelemben nagyon közelinek számító, látványos, lapjáról látszó M101 („Szélkerék”-) galaxisban az elmúlt évtizedekben több csillagrobbanás is történt. Az idei esztendő előtt utoljára 2011-ben tűnt fel egy új, fényes pontforrás a galaxisban – az SN 2011fe névre keresztelt eseményről hamar kiderült, hogy egy fehér törpecsillag (azaz egy Napunkéhoz hasonló tömegű, de kettős rendszerben lévő, külső gázrétegeitől már megszabadult csillag inaktív magjának) ún. Ia típusú szupernóva-robbanása áll a háttérben. A robbanás maradványát – közelsége és az Ia szupernóvák kozmológiai távolságmérésben játszott alapvető szerepe miatt – évekig tanulmányozták az ezzel foglalkozó kutatók.

Idén májusban aztán a Szélkerék-galaxis egy hasonlóan látványos, de egész más jellegű csillagrobbanása okozott izgalmat az asztrofizikusok körében. Az SN 2023ixf névvel katalogizált esemény egy Napunkénál jóval nagyobb tömegű, hidrogénben gazdag légkörű csillag megsemmisülése, egy ún. II-P típusú (azaz „platós” fénygörbéjű) szupernóva volt. Ezen események egyrészt szintén felhasználhatók egy-egy galaxis távolságának pontosítására, másrészt vizsgálataik elősegítik – többek között – a csillagfejlődés késői szakaszainak, a csillagok anyagvesztési folyamatainak, valamint a kozmikus por keletkezésének megértését is. Az M101-ben feltűnt szupernóvát először egy, már jó pár hasonló felfedezést magáénak tudó, japán amatőrcsillagász, Koichi Itagaki vette észre, az esemény híre pedig gyorsan terjedt a kutatói hírcsatornákon. Számos obszervatórium távcsövei fordultak rá a Szélkerék-galaxisra, míg a kutatók egy része földi és űrteleszkópok archív felvételeit kezdte el tüzetesen átvizsgálni, hogy sikerüljön beazonosítani a felrobbant csillagot, és fényt deríteni esetleges, a végső robbanás előtt lejátszódó folyamatokra.

Így tett az SZTE Fizikai Intézet Kísérleti Fizikai Tanszékének csillagásza, Szalai Tamás is, aki a kaliforniai Caltech Egyetem vezető kutatójával, Schuyler Van Dyk-kal közösen a NASA Spitzer infravörös űrtávcsövének adatsorait gyűjtötte össze és elemezte, mindössze néhány órával a felfedezés bejelentését követően. A magyar-amerikai páros sikeresen azonosította az esemény szülőobjektumát, egy vörös szuperóriás csillagot, amelynek robbanás előtti, közép-infravörös fényváltozására utaló jeleket is találtak. Eredményeiket egy azonnal megjelenő, rövid elektronikus közleményben tették közzé.

A Spitzer-űrtávcső 3.6 és 4.5 mikrométeres adatsorára illesztett fénygörbemodell (balra), ill. ugyanez a modell a földfelszíni, J sávú közeli infravörös adatsorral (jobbra); Soraisam és mtsai (2023).

A két asztrofizikus ezt követően – a Hawaii-n lévő Gemini Obszervatórium két csillagászával, Monika Soraisam-mal és Jennifer Andrews-zal, valamint néhány más, amerikai, mexikói, koreai és chilei intézetben dolgozó kutatóval összefogva – részletesen analizálta a közel két évtized hosszúságú Spitzer-adatsort, valamint földfelszíni nagytávcsövek (a 8,1 és 3,8 m átmérőjű Gemini, ill. UKIRT teleszkópok) robbanás előtti, közeli-infravörös felvételeit. A munka eredményeként sikerült meghatározni a vörös szuperóriás csillag fényváltozási periódusát (kb. 1100 nap), ami feltehetően a csillagban végbemenő pulzációs folyamatok okozhattak. Egyúttal becslést tudtak tenni a szülőcsillag paramétereire is, ami alapján az a robbanás előtti időszakban a Nap fényteljesítményének kb. 200 ezerszeresével ragyogott, születéskori tömege pedig – a fényváltozási periódus és fényteljesítmény relációja alapján – elérhette a Nap tömegének 20-szorosát. Az eredményeket összegző tanulmányt augusztus elején fogadták el közlésre a nívós Astrophysical Journal folyóiratban.

A kutatócsoport a napokban pedig újabb szakcikket nyújtott be a folyóirathoz, amelyben részletes csillagfejlődési modellek segítségével elemezték a további – többek között a Hubble-űrtávcsővel rögzített – adatokkal kiegészített mérési anyagot. A szülőcsillag és lokális környezetének mélyreható vizsgálata alapján úgy tűnik, a csillag kezdeti tömege inkább az alacsonyabb (12-15 naptömeg) tartományban lehetett. Szintén fontos eredmény, hogy sikerült azonosítani egy, a saját Galaxisunkban lévő csillagot (IRC -10414), amelynek tulajdonságai nagyon hasonlítanak az SN 2023ixf szülőcsillagáéira; azaz egy potenciális, jövőbeli szupernóvát látunk, amelynek tanulmányozása egyúttal a robbanás előtti folyamatok megértése szempontjából is nagyon hasznos lehet. Szalai Tamás és kollégái további elemzéseket terveznek a közeljövőben, elsősorban abból a célból, hogy sikerüljön az eddigieknél pontosabban behatárolni a szülőcsillag eredeti tömegét (az, hogy milyen tömegű csillagok milyen folyamatok végén és milyen jellegű robbanásban érnek életük végére, a kutatói közösség több évtizedes erőfeszítései ellenére többnyire még nyitott kérdés).

A robbanás előtti adatok elemzése mellett május óta gőzerővel folyik az adatgyűjtés a szupernóváról, amelynek intenzitását jól jelzi az a mintegy húsz publikáció, amit az elmúlt bő három hónapban különböző folyóiratokhoz benyújtottak a témában. Ezek közül háromban Vinkó József (CSFK Csillagászati Intézet / SZTE Fizikai Intézet) is társszerző, aki elsősorban a texasi McDonald Obszervatórium 10 m-es Hobby-Eberly Teleszkópjával készített optikai színképek kiértékelésével és elemzésével járult hozzá az említett tanulmányokhoz (ezek közül egy már meg is jelent az Astrophysical Journal Letters folyóiratban, kettő pedig elfogadásra vár).

Az adatok gyűjtése pedig folytatódik égen és földön, többek között az SZTE Bajai Obszervatórium és az MTA Piszkéstetői Obszervatórium távcsöveivel.

A kutatómunkát az NKFIH/OTKA FK134432 és K142534 jelű pályázatai, az MTA Bolyai János Kutatási Ösztöndíja és az Új Nemzeti Kiválósági Program (ÚNKP-22-5) támogatta.

A nyitókép az SZTE Bajai Obszervatórium 80 cm-s távcsövének 2023.05.31-i g, r és i szűrős felvételeiből lett összerakva; az eredeti CCD-képeket Bíró Imre Barna, a színes kompozitképet Szalai Tamás készítette.