Брза запажања са веома великим телескопом Европске јужне опсерваторије (ЕСО-ов ВЛТ) ухватила су звезду у чину експлозије, баш када је експлозија прошла кроз њену површину. Овај тренутак је открио облик експлозије током њене најраније фазе, фазе тако кратког да би нестала из видокруга за један дан. Научници су се дуго надали да ће посматрати овај почетни тренутак јер помаже у одговору на кључна питања о томе како масивне звезде завршавају своје животе као супернове.
СН 2024гги је први пут примећен у ноћи 10. априла 2024. по локалном времену. У том тренутку, Ји Ианг, доцент на Универзитету Тсингхуа у Пекингу, Кина, и главни аутор студије, управо је стигао у Сан Франциско након дугог лета. Схвативши хитност, брзо је кренуо. Дванаест сати касније, поднео је захтев за посматрање ЕСО-у, који га је убрзо потом одобрио. До 11. априла, само 26 сати након открића, ВЛТ у Чилеу је већ посматрао догађај.
Ретка експлозија у близини
Супернова се налази у галаксији НГЦ 3621, у правцу сазвежђа Хидра, удаљеном приближно 22 милиона светлосних година. За астрономе, ово растојање је довољно близу да истражи експлозију до финих детаља. Користећи ВЛТ и специјализоване инструменте, међународни тим је ухватио рано понашање експлозије. „Прва ВЛТ запажања су ухватила фазу током које је материја убрзана експлозијом близу центра звезде пуцала кроз површину звезде. За неколико сати, геометрија звезде и њена експлозија су могли да се посматрају и били су посматрани заједно“, каже Дитрих Бааде, астроном ЕСО из Немачке и коаутор студије, објављене 12. новембра у Сциенце Адванцес.
„Геометрија експлозије супернове пружа фундаменталне информације о еволуцији звезда и физичким процесима који доводе до ових космичких ватромета“, објашњава Јанг. Научници још увек истражују тачне кораке који покрећу експлозије масивних звезда, које су дефинисане као звезде које су више од осам пута веће од Сунчеве. СН 2024гги је почео као црвени суперџин са масом између 12 и 15 пута већом од Сунчеве и полупречником 500 пута већим. То га чини школским примером огромне звезде која се приближава крају свог живота.
Шта се дешава када масивној звезди понестане горива
Током свог живота, звезда задржава стабилан сферни облик јер гравитација вуче унутра, док притисак нуклеарне фузије гура напоље. Када звезда исцрпи своје гориво, ова равнотежа се руши. Језгро попушта, околни слојеви падају према унутра, а затим се одбијају од густог центра. Овај одскок покреће ударни талас који путује ка споља, на крају раскидајући звезду.
Када удар достигне површину, енергија се ослобађа у огромним количинама и супернова постаје видљива. Током кратког периода пре него што експлозија ступи у интеракцију са околним материјалом, астрономи могу да проучавају почетни облик пробоја.
Откривање скривене геометрије помоћу спектрополариметрије
Да би ухватили ову рану структуру, астрономи су користили технику звану ‘спектрополариметрија’. „Спектрополариметрија пружа информације о геометрији експлозије које друге врсте посматрања не могу да пруже јер су угаоне скале сувише мале“, каже Лифан Ванг, коаутор и професор на Тексашком А&М универзитету у САД, који је каријеру започео као студент на ЕСО. Иако се звезда у експлозији појављује као једна светлосна тачка, поларизација те светлости садржи суптилне сигнале о облику експлозије, које је тим успешно декодирао.(1)
ВЛТ-ов инструмент ФОРС2, једини објекат на јужној хемисфери у стању да изврши ову врсту мерења, открио је да је први прасак материјала подсећао на облик маслине. Како се експлозија ширила и наилазила на материјал који окружује звезду, облик је постајао равнији, иако је оса симетрије остала доследна. Јанг напомиње да „ови налази сугеришу заједнички физички механизам који покреће експлозију многих масивних звезда, који манифестује добро дефинисану аксијалну симетрију и делује у великим размерама“.
Унапређење науке о супернови кроз глобалну сарадњу
Ова запажања омогућавају научницима да елиминишу неке постојеће моделе и усаврше друге, побољшавајући наше разумевање масовних смрти звезда. „Ово откриће не само да преобликује наше разумевање звезданих експлозија, већ и показује шта се може постићи када наука превазиђе границе“, каже коаутор и ЕСО астроном Фердинандо Патат. „То је снажан подсетник да радозналост, сарадња и брза акција могу да открију дубок увид у физику која обликује наш универзум.
Напомене
- Светлосне честице (фотони) имају својство које се зове поларизација. У сфери, облика већине звезда, поларизација појединачних фотона се поништава тако да је нето поларизација објекта нула. Када астрономи мере ненулту нето поларизацију, они могу да користе то мерење да би закључили облик објекта – звезде или супернове – који емитује посматрано светло.
Ово истраживање је представљено у раду објављеном у Сциенце Адванцес.
Тим се састоји од И. Ианг (Одсек за физику, Универзитет Тсингхуа, Кина (Универзитет Тсингхуа)), Кс. Вен (Школа за физику и астрономију, Пекиншки нормални универзитет, Кина (Пекиншки нормални универзитет) и Тсингхуа универзитет), Л. Ванг (Одељење за физику и астрономију, Универзитет Тсингхуа и САД). Воодс Митцхелл Институте фор Фундаментал Пхисицс & Астрономи Текас А&М Университи, САД (ИФПА Текас А&М Университи)), Д. Бааде (Европска организација за астрономска истраживања на јужној хемисфери, Немачка (ЕСО)), ЈЦ Вхеелер (Универзитет Тексаса у Остину, САД), АВ Филиппенко (Одсек А&М Универзитета у САД) Хаглер Институте фор Адванцед Студи, Текас А&М Университи, УСА), А. Гал-Иам (Одсек за физику честица и астрофизике, Веизманн Институте оф Сциенце, Израел), Ј. Маунд (Одељење за физику, Роиал Холловаи, Универзитет у Лондону, Уједињено Краљевство), С. Сцхулзе (Центар за интердисциплинарна истраживања, Универзитет Нортхвест Кс, САД). (Универзитет Тсингхуа), Ц. Асхалл (Одељење за физику, Виргиниа Тецх, САД и Институт за астрономију, Хавајски универзитет у Манои, САД), М. Булла (Департман за физику и науку о Земљи, Универзитет у Ферари, Италија и ИНФН, Сезионе ди Феррара, Италија и ИНАФ, Оссерваторио АГрузицо Астроном Италија), Оссерваторио АГ. Опсерваторија/НСФ НОИРЛаб, Чиле), Х. Гао (Пекиншки нормални универзитет и Институт за границе у астрономији и астрофизици, Пекиншки нормални универзитет, Кина), П. Хоефлицх (Одељење за физику, Државни универзитет Флориде, САД), Г. Ли (Универзитет Тсингхуа), Д. Мисхра (Текас А&М Универзитет у Тексасу А&М). Патра (Калифорнија и Одсек за астрономију и астрофизику, Универзитет Калифорније, Санта Круз, САД), СС Васиљев (УЦ Беркелеи), С. Иан (Универзитет Тсингхуа).
