Po raz pierwszy naukowcy sporządzili mapę wczesnej formy eksplozji supernowej, pokazując, że te śmierć gwiazd nie są zdarzeniami symetrycznymi, jak wcześniej sądzono. Odkrycie, możliwe dzięki obserwacjom operacyjnym przy użyciu Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) w Chile, podważa istniejące modele śmierci masywnych gwiazd i dostarcza kluczowych informacji na temat fizyki tych kataklizmów.
Wstępne wykrycie i szybka reakcja
10 kwietnia 2024 r. system ostatniego ostrzeżenia o uderzeniu planetoid naziemnych (ATLAS) zarejestrował pierwsze światło supernowej – eksplozję gwiazdy 12–15 razy masywniejszej od naszego Słońca. W ciągu 26 godzin astronomowie skierowali VLT na wydarzenie oznaczone jako SN 2024ggi, znajdujące się około 22 milionów lat świetlnych od nas w galaktyce NGC 3621. Prędkość ta była krytyczna: pierwotny kształt eksplozji można było ukryć w ciągu 24 godzin, gdy fala uderzeniowa wchodziła w interakcję z otaczającym gazem.
Nieoczekiwany kształt
Dane uzyskane metodą spektropolarymetrii wykazały, że początkowa fala uderzeniowa nie miała kształtu kulistego. Zamiast tego został wydłużony wzdłuż jednej osi, przypominając oliwkę. Oznacza to, że energia nie została uwolniona równomiernie we wszystkich kierunkach, co jest sprzeczne z ogólnie przyjętym rozumieniem zapadania się gwiazd.
To odkrycie jest istotne, ponieważ wskazuje na mechanizm kierunkowy działający podczas eksplozji, czego nie uwzględniły poprzednie modele. Wczesna asymetria sugeruje, że fizyka rządząca wyrzutami supernowych jest bardziej złożona niż wcześniej sądzono.
Jak działa śmierć gwiazd: krótkie wyjaśnienie
Masywne gwiazdy zachowują swój kształt w wyniku ciągłej walki pomiędzy grawitacją przyciągającą do wewnątrz i na zewnątrz ciśnienie powstające w wyniku syntezy jądrowej. Kiedy synteza się zatrzyma, grawitacja zwycięża, powodując zapadnięcie się gwiazdy. To zapadnięcie generuje falę uderzeniową, która rozdziera gwiazdę, uwalniając ogromną energię.
Tradycyjnie astronomowie uważali, że ta fala uderzeniowa rozszerza się sferycznie. Jednak SN 2024ggi pokazuje, że początkowy wyrzut nie był równomierny, co wskazuje na zmianę kierunku eksplozji. Nawet po 10 dniach bogate w wodór zewnętrzne warstwy gwiazdy ułożyły się na tej samej osi, co dowodzi, że kierunkowy kształt nie był jedynie wczesną anomalią.
Implikacje dla modeli supernowych
Instrument FORS2 na VLT, zlokalizowany na potrzeby tego pomiaru na półkuli południowej, dostarczył kluczowych danych. Obserwacje wykluczyły już niektóre istniejące modele supernowych, potwierdzając jednocześnie inne, dając naukowcom lepsze zrozumienie sposobu, w jaki zachodzą te eksplozje.
“To podstawowe pytanie w astrofizyce: w jaki sposób masywne gwiazdy kończą swoje życie? To odkrycie stwarza nowe ograniczenia dla modeli i może prowadzić do lepszego zrozumienia procesów kształtujących Wszechświat.”
Badanie opublikowane w Science Advances 12 listopada 2024 r. stanowi punkt zwrotny w badaniach nad supernowymi. Uchwycając po raz pierwszy początkowy kształt supernowej, astronomowie otworzyli nowe okno na gwałtowną śmierć gwiazd i leżącą u jej podstaw fizykę, która za nią odpowiada. Ten przełom niewątpliwie zmieni naszą wiedzę na temat powstawania i rozprzestrzeniania się ciężkich pierwiastków w kosmosie.
