Znanstvenici su po prvi put uspjeli zabilježiti točan oblik udarnog vala supernove u trenutku dok se probijao kroz površinu umiruće zvijezde. Riječ je o supernovi SN 2024ggi, uočenoj u travnju prošle godine na udaljenosti od 23,6 milijuna svjetlosnih godina, koja je nakratko poprimila jajolik, maslinast oblik prije nego što se njezin udarni val sudario s okolnim materijalom. Ovo zapanjujuće opažanje, koje popunjava ključne praznine u razumijevanju najranijih faza evolucije supernova, ne bi bilo moguće da je zabilježeno samo dan kasnije, piše Science Alert.
"Geometrija eksplozije supernove pruža temeljne informacije o zvjezdanoj evoluciji i fizičkim procesima koji dovode do ovih kozmičkih vatrometa," izjavio je astrofizičar Yi Yang sa Sveučilišta Tsinghua u Kini, prvi autor novog znanstvenog rada koji opisuje SN 2024ggi.
Smrt masivne zvijezde
Smrt masivne zvijezde složen je proces koji započinje kada zvijezda potroši gorivo za fuziju u svojoj jezgri. Zvijezde su u stalnoj, osjetljivoj ravnoteži - spajanjem lakših atoma u teže, poput vodika u helij, oslobađaju energiju. Ta energija stvara vanjski tlak koji sprječava gravitacijski kolaps zvijezde.
Kod zvijezda iznad određene mase, milijarde godina fuzije na kraju ispune jezgru željezom, elementom koji predstavlja krajnju točku ovog procesa. Budući da stvaranje elemenata težih od željeza troši više energije nego što oslobađa, jezgra gubi sposobnost stvaranja vanjskog tlaka. To je trenutak koji pokreće supernovu.
Ono što slijedi događa se nevjerojatnom brzinom. Zvijezda počinje implodirati, stvarajući udarni val koji juri prema jezgri, odbija se od nje i kreće prema van, na kraju probijajući vanjsku površinu zvijezde.
Umjetnički prikaz supernove SN 2024ggi. (ESO/L. Calçada)
Ključna tehnika za nevjerojatno otkriće
Postoji iznimno kratak vremenski prozor prije nego što se ovaj vanjski udarni val sudari sa sporijim plinom koji je zvijezda izbacila stoljećima prije svoje smrti. Taj kratki prozor poznat je kao faza proboja udarnog vala - trenutak kada val izbije na površinu, praćen bljeskom svjetlosti koji blijedi u samo nekoliko sati.
Iako su astronomi već bilježili takve događaje, nova opažanja supernove SN 2024ggi ističu se zbog korištenja spektropolarimetrije pomoću Vrlo velikog teleskopa (VLT) Europskog južnog opservatorija. Riječ je o tehnici koja mjeri polarizaciju svjetlosti u širokom rasponu valnih duljina.
"Spektropolarimetrija pruža informacije o geometriji eksplozije koje druge vrste promatranja ne mogu pružiti jer su kutne skale premale," objašnjava astronom Lifan Wang sa Sveučilišta Texas A&M.
Znanstvenici su započeli promatranja samo 26 sati nakon otkrića supernove i nastavili su je pratiti danima. Na svoje iznenađenje, uspjeli su zabilježiti upravo fazu proboja.
"Prva VLT opažanja zabilježila su fazu tijekom koje je materija ubrzana eksplozijom blizu središta zvijezde probila površinu zvijezde," kaže astronom Dietrich Baade iz Europskog južnog opservatorija. "Nekoliko sati, geometrija zvijezde i njezine eksplozije mogle su se, i jesu, promatrati zajedno."
Supernova SN 2024ggi (zaokružena) u galaksiji NGC 3621, snimljena 11. travnja 2024. (ESO/Y. Yang et al.)
Oblik koji otkriva tajne
Opažanja su otkrila udarni val koji nije bio sferičan, već izdužen u oblik masline ili lopte za američki nogomet, protežući se duž jedne dominantne osi. Kako je supernova nastavila evoluirati, astronomi su ponovno uočili isti oblik u materijalu bogatom vodikom koji se širio prema van.
To sugerira da oblik zabilježen u fazi proboja nije slučajan, već je posljedica mehanizma velikih razmjera koji održava definiranu os od najranijih faza pa sve do kasnije evolucije.
Međutim, dogodio se i zanimljiv preokret. Kada se udarni val proširio u materijal koji je zvijezda izbacila stoljećima prije eksplozije, ta dominantna os se pomaknula. To ukazuje da je okolni materijal imao drugačiju orijentaciju od osi same eksplozije. Značenje ovoga još nije posve jasno, no jedna od mogućnosti jest da je zvijezda imala - ili još uvijek ima - zvijezdu pratilju čiji je gravitacijski utjecaj oblikovao njezinu smrt.
Ovo je uistinu nevjerojatno otkriće, s obzirom na to da je zabilježeno s udaljenosti od 23,6 milijuna svjetlosnih godina. Istraživanje je objavljeno u časopisu *Science Advances*.
"Geometrija eksplozije supernove pruža temeljne informacije o zvjezdanoj evoluciji i fizičkim procesima koji dovode do ovih kozmičkih vatrometa," izjavio je astrofizičar Yi Yang sa Sveučilišta Tsinghua u Kini, prvi autor novog znanstvenog rada koji opisuje SN 2024ggi.
Smrt masivne zvijezde
Smrt masivne zvijezde složen je proces koji započinje kada zvijezda potroši gorivo za fuziju u svojoj jezgri. Zvijezde su u stalnoj, osjetljivoj ravnoteži - spajanjem lakših atoma u teže, poput vodika u helij, oslobađaju energiju. Ta energija stvara vanjski tlak koji sprječava gravitacijski kolaps zvijezde.
Kod zvijezda iznad određene mase, milijarde godina fuzije na kraju ispune jezgru željezom, elementom koji predstavlja krajnju točku ovog procesa. Budući da stvaranje elemenata težih od željeza troši više energije nego što oslobađa, jezgra gubi sposobnost stvaranja vanjskog tlaka. To je trenutak koji pokreće supernovu.
Ono što slijedi događa se nevjerojatnom brzinom. Zvijezda počinje implodirati, stvarajući udarni val koji juri prema jezgri, odbija se od nje i kreće prema van, na kraju probijajući vanjsku površinu zvijezde.
Umjetnički prikaz supernove SN 2024ggi. (ESO/L. Calçada)
Ključna tehnika za nevjerojatno otkriće
Postoji iznimno kratak vremenski prozor prije nego što se ovaj vanjski udarni val sudari sa sporijim plinom koji je zvijezda izbacila stoljećima prije svoje smrti. Taj kratki prozor poznat je kao faza proboja udarnog vala - trenutak kada val izbije na površinu, praćen bljeskom svjetlosti koji blijedi u samo nekoliko sati.
Iako su astronomi već bilježili takve događaje, nova opažanja supernove SN 2024ggi ističu se zbog korištenja spektropolarimetrije pomoću Vrlo velikog teleskopa (VLT) Europskog južnog opservatorija. Riječ je o tehnici koja mjeri polarizaciju svjetlosti u širokom rasponu valnih duljina.
"Spektropolarimetrija pruža informacije o geometriji eksplozije koje druge vrste promatranja ne mogu pružiti jer su kutne skale premale," objašnjava astronom Lifan Wang sa Sveučilišta Texas A&M.
Znanstvenici su započeli promatranja samo 26 sati nakon otkrića supernove i nastavili su je pratiti danima. Na svoje iznenađenje, uspjeli su zabilježiti upravo fazu proboja.
"Prva VLT opažanja zabilježila su fazu tijekom koje je materija ubrzana eksplozijom blizu središta zvijezde probila površinu zvijezde," kaže astronom Dietrich Baade iz Europskog južnog opservatorija. "Nekoliko sati, geometrija zvijezde i njezine eksplozije mogle su se, i jesu, promatrati zajedno."
Supernova SN 2024ggi (zaokružena) u galaksiji NGC 3621, snimljena 11. travnja 2024. (ESO/Y. Yang et al.)
Oblik koji otkriva tajne
Opažanja su otkrila udarni val koji nije bio sferičan, već izdužen u oblik masline ili lopte za američki nogomet, protežući se duž jedne dominantne osi. Kako je supernova nastavila evoluirati, astronomi su ponovno uočili isti oblik u materijalu bogatom vodikom koji se širio prema van.
To sugerira da oblik zabilježen u fazi proboja nije slučajan, već je posljedica mehanizma velikih razmjera koji održava definiranu os od najranijih faza pa sve do kasnije evolucije.
Međutim, dogodio se i zanimljiv preokret. Kada se udarni val proširio u materijal koji je zvijezda izbacila stoljećima prije eksplozije, ta dominantna os se pomaknula. To ukazuje da je okolni materijal imao drugačiju orijentaciju od osi same eksplozije. Značenje ovoga još nije posve jasno, no jedna od mogućnosti jest da je zvijezda imala - ili još uvijek ima - zvijezdu pratilju čiji je gravitacijski utjecaj oblikovao njezinu smrt.
Ovo je uistinu nevjerojatno otkriće, s obzirom na to da je zabilježeno s udaljenosti od 23,6 milijuna svjetlosnih godina. Istraživanje je objavljeno u časopisu *Science Advances*.
