Астрономы впервые наблюдали форму сверхновой на ранних стадиях
Астрономам, используя Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO), удалось наблюдать начальную фазу взрыва сверхновой SN 2024ggi в галактике NGC 3621, расположенной примерно в 22 миллионах световых лет от Земли.
Обнаружение произошло всего через 26 часов после регистрации события: исследователи навели телескоп 11 апреля 2024 года после первоначального сообщения, поступившего в предыдущую ночь. За этот крайне короткий промежуток времени команде удалось наблюдать «фазу пробоя» — тот момент, когда ударная волна, порожденная коллапсом звездного ядра, проходит через поверхность звезды-предшественницы.
Благодаря использованию инструмента FORS2 и метода спектрополяриметрии выяснилось, что первоначальный выброс массы имеет не сферическую, а вытянутую форму, похожую на оливу: этот факт указывает на хорошо выраженную осевую симметрию с самых первых часов взрыва. По мере продолжения расширения и взаимодействия выброшенного вещества с внешними слоями и окружающей средой, форма становилась более плоской (сплющивалась), хотя и сохраняла ту же ось симметрии.
Геометрия взрыва содержит очень важную информацию о механизмах, управляющих сверхновыми, происходящими от массивных звезд. В данном случае звезда-предшественница имела оценочную массу от 12 до 15 масс Солнца и радиус примерно в 500 раз больше. Понимание начальной конфигурации взрыва помогает астрофизикам делать выбор между конкурирующими теоретическими моделями и точнее определять эволюцию массивных звезд на заключительном этапе их жизни.
Форма и геометрия взрыва
Исследование подчеркивает, что на стадии, непосредственно следующей за пробоем, ударная волна, разрушившая звезду-предшественницу, расширялась не идеально сферически. Благодаря примененной на VLT технике спектрополяриметрии, которая измеряет поляризацию света на разных длинах волн, раскрывая информацию о трехмерной структуре астрономических источников, удалось косвенно определить геометрию выброшенного материала: анализ данных показал степень поляризации света, соответствующую конфигурации, вытянутой вдоль предпочтительной оси.
Это говорит о том, что взрыв имел осевую, а не сферическую симметрию с самого начала: структуру в форме «бочонка» или «оливы», которая расширяется, а затем сплющивается. Тот факт, что ось симметрии остается постоянной по мере изменения формы, указывает на то, что внутренние условия в звезде или ее ядре в момент коллапса могли иметь предпочтительное направление, либо же сама звезда имела значительное вращение или ориентированное магнитное поле.
Эта геометрическая конфигурация имеет важные последствия: модели, предполагающие идеально сферическое расширение, должны быть пересмотрены, поскольку наличие начальной асимметрии указывает на то, что некоторые механизмы (вращение, конвективные неустойчивости, магнитные поля) могут играть большую роль, чем считалось ранее. Кроме того, возможность наблюдать эту кратковременную фазу, которая была бы упущена уже на следующий день, подчеркивает важность оперативного реагирования в наблюдательных кампаниях за сверхновыми.
Последствия для звездной эволюции и физики сверхновых
Наблюдение геометрии взрыва SN 2024ggi предоставляет полезные ограничения для теории взрывов массивных звезд. Когда звезда с массой, значительно превосходящей солнечную, исчерпывает ядерное топливо в своем ядре, коллапс ядра порождает ударную волну, которая отскакивает и сметает внешние слои.
Обнаружение того, что фаза пробоя имеет несферическую форму, означает, что распределение массы и динамика взрыва сложнее, чем может описать простая сферическая модель. В случае SN 2024ggi результат свидетельствует о том, что звезда-предшественница взорвалась с расширением, которое с самого начала имело предпочтительную ось.
С наблюдательной точки зрения ключевую роль сыграло применение спектрополяриметрии. В контексте VLT ESO инструмент FORS2 оказался тем ресурсом, который смог обеспечить эти измерения. По мере увеличения количества быстрых и поляриметрических наблюдений станет возможным построить статистику по форме звездных взрывов и установить, является ли наблюдаемая осевая симметрия нормой или исключением.
Исследование в журнале Science Advances.