Astronomové poprvé zachytili prchavou fázi zrození supernovy
Astronomové poprvé zachytili zrod supernovy v jejím úplně prvním okamžiku. Pozorování odhalilo, jak dramaticky a jak přesně umírají hvězdy.
Pozorování pomocí dalekohledu VLT Evropské jižní observatoře (ESO) odhalila dramatickou smrt hmotné hvězdy. Astronomové vůbec poprvé odhalili tvar výbuchu v jeho nejranější a prchavé fázi. Tato krátká počáteční fáze, která by o den později již nebyla pozorovatelná, pomáhá vědcům zodpovědět celou řadu otázek o tom, jak se z masivních hvězd stávají supernovy.
Hlavně rychle, prosím
Když byla v noci 10. dubna 2024 poprvé zaznamenána exploze supernovy SN 2024ggi v galaxii NGC 3621, Yi Yang, odborný asistent na pekingské univerzitě Tsinghua a hlavní autor nové studie, právě přistál v San Franciscu. Věděl, že musí jednat rychle.
O dvanáct hodin později zaslal návrh na pozorování organizaci ESO, která po velmi rychlém schvalovacím procesu nasměrovala dalekohled VLT na supernovu SN 2024ggi. Celá operace trvala pouhých 26 hodin od zaznamenání exploze supernovy.
„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 15× větší než Slunce a poloměrem 500× větším, což z SN 2024ggi činí klasický příklad exploze hmotné hvězdy.
Když hvězda vydechne naposled
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 se začne zadrhávat. U hmotných hvězd to znamená přerod v supernovu: 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“. „Spektropolarimetrie poskytuje informace o geometrii exploze, které jiné typy pozorování nemohou poskytnout, protože úhlová měřítka jsou příliš malá,“ vysvětluje Lifan Wang, spoluautor a profesor na Texas A&M University v USA. I když explodující hvězda vypadá jako jediný bod, polarizace jejího světla nese skryté stopy o její geometrii, které se týmu díky rychlé reakci podařilo rozluštit.
Jediným zařízením na jižní polokouli, které je schopné zachytit tvar supernovy pomocí takového měření, je přístroj FORS2 instalovaný na dalekohledu 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.
