Egyedi alakját fedezték fel a csillagrobbanásnak mindössze egy nappal a felfedezése után
Az Európai Déli Obszervatórium Nagyon Nagy Távcsövével (ESO VLT) végzett gyors megfigyelések feltárták egy csillag robbanásszerű halálát, éppen akkor, amikor a robbanás áttörte a csillag felszínét. A csillagászok most először mutatták meg a robbanás alakját annak legkorábbi, múlékony szakaszában. Ez a rövid kezdeti fázis egy nappal később még nem lett volna megfigyelhető, és segít megválaszolni számos kérdést azzal kapcsolatban, hogy a nagy tömegű csillagok hogyan válnak szupernóvává.
Amikor helyi idő szerint 2024. április 10-én éjjel először észlelték az SN 2024ggi jelű szupernóva-robbanást, Yi Yang, a pekingi Tsinghua Egyetem adjunktusa és az új tanulmány vezető szerzője éppen egy hosszú repülőút után landolt San Franciscóban. Tudta, hogy gyorsan kell cselekednie. Tizenkét órával később küldött egy megfigyelési javaslatot az ESO-nak, amely egy nagyon gyors jóváhagyási folyamat után április 11-én, mindössze 26 órával az első észlelés után, chilei VLT teleszkópját a szupernóvára irányította.
Az SN 2024ggi az NGC 3621 galaxisban található, a Hydra csillagkép irányában, „mindössze” 22 millió fényévnyire, csillagászati szempontból közel. Egy nagy távcsővel és a megfelelő műszerrel a nemzetközi csapat tudta, hogy ritka lehetőségük van a robbanás alakjának megfejtésére röviddel az esemény után. „ Az első VLT-megfigyelések azt a fázist rögzítették, amelyben a csillag középpontja közelében bekövetkezett robbanás által felgyorsult anyag átsuhant a csillag felszínén. Néhány órán keresztül a csillag geometriáját és a robbanását együtt lehetett, és meg is figyelték folyóiratban ma megjelent tanulmány társszerzője ” – mondja Dietrich Baade, az ESO németországi csillagásza és a Science Advances .
„ Egy szupernóva-robbanás geometriája alapvető információkat nyújt a csillagok fejlődéséről és a kozmikus tűzijátékhoz vezető fizikai folyamatokról ” – magyarázza Yang. A nagy tömegű, a Napnál több tömegű csillagok szupernóva-robbanásainak pontos mechanizmusai máig vitatott kérdések, és ez az egyik alapvető kérdés, amelyre a tudósok választ szeretnének adni. Ennek a szupernóvának az őse egy vörös szuperóriás volt, amelynek tömege 12-15-szerese a Nap tömegének, sugara pedig 500-szor nagyobb, így az SN 2024ggi a nagy tömegű csillagok robbanásának klasszikus példája.
Tudjuk, hogy egy átlagos csillag élete során gömb alakját a gravitációs erő, amely összenyomja, és az atomhajtómű nyomása, amely tágítja, nagyon pontos egyensúlyának eredményeként tartja meg. Amikor kifogy az utolsó üzemanyagforrása is, az atomhajtómű poroszkálni kezd. Nagy tömegű csillagok esetében ez egy szupernóva-robbanás kezdetét jelzi: a haldokló csillag magja összeomlik, a körülötte lévő tömeghéjak ráesnek és lepattannak. Ez a visszapattanó lökéshullám ezután kifelé terjed, megzavarva a csillagot.
Amint a lökéshullám áttöri a felszínt, hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel – a szupernóva ezután drámaian felfénylik és megfigyelhetővé válik. Egy rövid életű fázis alatt a szupernóva kezdeti „kitörési” alakja tanulmányozható, mielőtt a robbanás kölcsönhatásba lépne a haldokló csillagot körülvevő anyaggal.
Ezt érték el most elsőként a csillagászok az ESO VLT-jével, egy „spektropolarimetria” nevű technika segítségével. „ A spektropolarimetria olyan információkat szolgáltat a robbanás geometriájáról, amelyeket más típusú megfigyelések nem tudnak megadni, mert a szögskálák túl kicsik ” – mondja Lifan Wang, a Texas A&M Egyetem társszerzője és professzora az Egyesült Államokban, aki csillagászi pályafutása kezdetén az ESO hallgatója volt. Bár a felrobbanó csillag egyetlen pontnak tűnik, fényének polarizációja rejtett nyomokat hordoz a geometriájáról, amelyeket a csapatnak sikerült megfejtenie. [1]
A déli féltekén az egyetlen olyan létesítmény, amely képes ilyen méréssel meghatározni egy szupernóva alakját, a VLT-re telepített FORS2 műszer. A FORS2 adatok alapján a csillagászok azt találták, hogy az anyagkitörés kezdeti alakja olajbogyóra hasonlított. Ahogy a robbanás kifelé terjedt és ütközött a csillag körüli anyaggal, az alak ellaposodott, de a kilövellt anyag szimmetriatengelye változatlan maradt. „ Ezek az eredmények egy közös fizikai mechanizmusra utalnak, amely számos nagy tömegű csillag robbanását hajtja, és amely jól definiált tengelyszimmetriát mutat, és nagy léptékben hat ” – mondja Yang.
Ezzel a tudással a csillagászok már most kizárhatnak néhány jelenlegi szupernóva-modellt, és új információkkal bővíthetik más modelleket, betekintést nyújtva a hatalmas csillagok erőteljes halálozásába. „ Ez a felfedezés nemcsak átalakítja a csillagrobbanásokról alkotott ismereteinket, hanem azt is bemutatja, hogy mit lehet elérni, ha a tudomány átlépi a határokat ” – mondja Ferdinando Patat, a tanulmány társszerzője és az ESO csillagásza. „ Ez egy erőteljes emlékeztető arra, hogy a kíváncsiság, az együttműködés és a gyors cselekvés mélyreható ismereteket nyithat meg az Univerzumunkat formáló fizikáról .”
