Supernowa to spektakularny koniec życia masywnej gwiazdy, jej inny rodzaj to wybuch zachodzący w specyficznym układzie dwóch gwiazd. W obu przypadkach mamy do czynienia z nagłym, znacznym pojaśnieniem obserwowanego obiektu. Astronomowie obserwowali już wiele supernowych, ale jeszcze nie wszystko wiedzą o mechanizmach wybuchu. Szczególnie trudno jest zebrać dokładne dane z samego początku przebiegu zjawiska.

10 kwietnia 2024 roku wykryto eksplozję supernowej oznaczonej jako SN 2024ggi w galaktyce NGC 3621 w oddalonej od nas o 22 miliony lat świetlnych. Yi Yang z Uniwersytetu Tsinghua w Pekinie lądował wtedy w San Francisco w USA, po długim locie. Wiedział, że musi działać szybko. W ciągu 12 godzin wysłał wniosek obserwacyjny na teleskop VLT w Obserwatorium Paranal w Chile, należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). ESO szybko przeprocesowało zgłoszenie i w zaledwie 26 godzin od wykrycia wybuchu, na obiekt skierowano duży, ośmiometrowy teleskop.

Obserwacje przy pomocy teleskopu VLT pokryły fazę, podczas której materia wystrzeliła przez powierzchnię gwiazdy. Przez kilka godzin można było obserwować zarówno geometrię gwiazdy, jak i wybuchu. Potem, gdy materia wyrzucona w trakcie eksplozji zaczyna oddziaływać z materią w przestrzeni wokół gwiazdy, traci się tę możliwość.

Prekursorką supernowej był rodzaj gwiazdy określany jako czerwony olbrzym, o masie od 12 do 15 mas Słońca i promieniu 500 razy większym niż promień naszej dziennej gwiazdy. Stanowi to typowy przykład wybuchu masywnej gwiazdy. Dokładne mechanizmy, stojące za wybuchami jako supernowe gwiazd masywnych, są nadal dyskutowane przez naukowców i stanowią jedno z podstawowych zagadnień we współczesnej astronomii.

Wiadomo, że w trakcie swojego istnienia gwiazda utrzymuje kształt sferyczny. Jest to skutek równoważnia się siły grawitacyjnej (która próbuje ściskać gwiazdę) oraz ciśnienia wytwarzanego przez jej jądrowy „silnik” (próbującego rozdymać gwiazdę). Gdy kończy się paliwo dla reakcji termojądrowych we wnętrzu gwiazdy, jej jądro zapada się. Otoczka znajdująca się wokół spada na jądro i odbija się od niego. Odbita materia rozprzestrzenia się na zewnątrz, rozrywając gwiazdę. Kiedy fala uderzeniowa przebija się przez powierzchnię, uwalniane są ogromne ilości energii, to wtedy następuje gwałtowne pojaśnienie.

W obserwacjach VLT zastosowano technikę spektropolarymetrii, dzięki której po raz pierwszy udało się ustalić kształt wybuchu w tak wczesnej fazie supernowej. Światło ma własność zwaną polaryzacją, która jest określeniem uporządkowania oscylacji światła względem kierunku rozchodzenia. Normalnie polaryzacja fotonów wewnątrz sferycznej gwiazdy znosi się i obserwujemy ją jako zerową dla całego obiektu. Gdy jednak uda się zmierzyć jej niezerową wartość, można wysnuć wnioski dotyczące kształtu obiektu emitującego światło – w tym przypadku supernowej.

Udało się określić, iż początkowy wyrzut materii miał kształt oliwki. Gdy potem wybuch rozprzestrzeniał się na zewnątrz i zderzał z materią wokół gwiazdy, kształt uległ spłaszczeniu, ale oś symetrii została zachowana. Uzyskane dane pozwolą odrzucić niektóre z modeli supernowych i uściślić pozostałe.

„Niniejsze odkrycie nie tylko zmienia nasze rozumienie gwiezdnych eksplozji, ale pokazuje też, co można osiągnąć, gdy nauka przekracza granice. To mocne przypomnienie, że ciekawość, współpraca i szybka reakcja mogą umożliwić uzyskanie głębokich spostrzeżeń dotyczących fizyki kształtującej nasz Wszechświat” -podsumował Ferdinando Patat z ESO, współautor badań.

Publikacja przedstawiająca wyniki obserwacji i ich interpretację ukazała się w „Science Advances”.(PAP)

cza/ agt/