Unikátní tvar exploze hvězdy odhalili vědci jen den po jejím objevení

Tato krátká počáteční fáze by o den později již nebyla pozorovatelná a pomáhá zodpovědět celou řadu otázek o tom, jak se z masivních hvězd stávají supernovy. Článek o studii supernovy SN 2024ggi byl publikován v časopise Science Advances.

Když byla v noci 10. dubna 2024 místního času poprvé zaznamenána exploze supernovy SN 2024ggi, Yi Yang, odborný asistent na univerzitě Tsinghua v Pekingu v Číně a hlavní autor nové studie, právě přistál v San Franciscu po dlouhém letu.

Věděl, že musí jednat rychle. O dvanáct hodin později zaslal návrh na pozorování organizaci ESO, která po velmi rychlém schvalovacím procesu nasměrovala svůj dalekohled VLT v Chile na supernovu 11. dubna, pouhých 26 hodin po jejím prvním zaznamenání.

Související

Lukáš Bauer

Astronomové poprvé pozorovali dvojici černých děr…

Martin Pokorný

Kometa Lemmon se blíží k Zemi, sledovat ji lze i…

SN 2024ggi se nachází v galaxii NGC 3621 ve směru souhvězdí Hydry, „pouhých“ 22 milionů světelných let daleko, což je z astronomického hlediska blízko. S velkým dalekohledem a správným přístrojem věděl mezinárodní tým, že má vzácnou příležitost odhalit tvar exploze krátce po jejím vzniku. „První pozorování VLT zachytila fázi, během níž hmota zrychlená explozí poblíž středu hvězdy proletěla povrchem hvězdy. Po několik hodin bylo možné pozorovat geometrii hvězdy a její explozi společně, což se také stalo,“ říká Dietrich Baade, astronom ESO v Německu a spoluautor studie zveřejněné v časopise Science Advances.

„Geometrie exploze supernovy poskytuje základní informace o vývoji hvězd a fyzikálních procesech, které vedou k těmto kosmickým ohňostrojům,“ vysvětluje Yang. Přesné mechanismy explozí supernov hmotných hvězd, tedy hvězd s hmotností více než osmkrát větší než Slunce, jsou stále předmětem diskusí a patří k základním otázkám, kterými se vědci zabývají. Předchůdcem této supernovy byla červená superobří hvězda s hmotností 12 až 15krát větší než Slunce a poloměrem 500krát větším, což z SN 2024ggi činí klasický příklad exploze hmotné hvězdy.

Víme, že během svého života si typická hvězda udržuje svůj sférický tvar díky velmi přesné rovnováze gravitační síly, která ji chce stlačit, a tlaku jejího jaderného motoru, který ji chce roztáhnout. Když jí dojde poslední zdroj paliva, jaderný motor začne chrčet. U hmotných hvězd to znamená začátek supernovy: jádro umírající hvězdy se zhroutí, hmotné obaly kolem něj spadnou na něj a odrazí se. Tento odrazový šok se pak šíří ven a rozruší hvězdu.

Jakmile šoková vlna prorazí povrch, uvolní obrovské množství energie – supernova se pak dramaticky rozjasní a stane se pozorovatelnou. Během krátké fáze lze studovat počáteční „průlomový“ tvar supernovy, než dojde k interakci exploze s materiálem obklopujícím umírající hvězdu.

To se astronomům nyní poprvé podařilo pomocí techniky zvané „spektropolarimetrie“ na dalekohledu VLT organizace ESO. „Spektropolarimetrie poskytuje informace o geometrii exploze, které jiné typy pozorování nemohou poskytnout, protože úhlové měřítka jsou příliš malá,“ říká Lifan Wang, spoluautor a profesor na Texas A&M University v USA, který na začátku své astronomické kariéry studoval v ESO. I když explodující hvězda vypadá jako jediný bod, polarizace jejího světla nese skryté stopy o její geometrii, které se týmu podařilo rozluštit.

Jediným zařízením na jižní polokouli, které je schopné zachytit tvar supernovy pomocí takového měření, je přístroj FORS2 instalovaný na VLT. Na základě dat z FORS2 astronomové zjistili, že počáteční výbuch hmoty měl tvar olivy. Jak se exploze šířila ven a narážela na hmotu kolem hvězdy, tvar se zploštěl, ale osa symetrie vyvržené hmoty zůstala stejná. „Tyto poznatky naznačují společný fyzikální mechanismus, který pohání explozi mnoha hmotných hvězd, který se projevuje dobře definovanou osovou symetrií a působí ve velkém měřítku,“ uvádí Yang.

Díky těmto poznatkům mohou astronomové již vyloučit některé ze současných modelů supernov a přidat nové informace ke zlepšení jiných modelů, což poskytuje vhled do mohutné smrti hmotných hvězd.

„Tento objev nejen mění naše chápání hvězdných explozí, ale také ukazuje, čeho lze dosáhnout, když věda překračuje hranice,“ říká spoluautor a astronom ESO Ferdinando Patat. „Je to silná připomínka toho, že zvědavost, spolupráce a rychlá akce mohou odhalit hluboké poznatky o fyzice, která formuje náš vesmír.“

Zdroj: Science Advances, ESO