Astronomowie po raz pierwszy rejestrują niesferyczną geometrię wybuchu supernowej SN 2024ggi

Międzynarodowa grupa astronomów dokonała przełomowego odkrycia, rejestrując kształt wybuchu supernowej SN 2024ggi w jego najwcześniejszej, ulotnej fazie. Udało się zebrać empiryczne dane dotyczące geometrii wyrzutu materii dokładnie w momencie, gdy przechodziła ona przez powierzchnię gwiazdy macierzystej. To kosmiczne wydarzenie miało miejsce w galaktyce spiralnej NGC 3621, która znajduje się w gwiazdozbiorze Hydry, w odległości około 22 milionów lat świetlnych od Ziemi.

Supernowa SN 2024ggi została po raz pierwszy zarejestrowana 10 kwietnia 2024 roku. Dzięki wyjątkowej szybkości reakcji badaczy, obserwacje przy użyciu Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) rozpoczęły się już 11 kwietnia, zaledwie 26 godzin po jej wykryciu. Ta kluczowa „faza przebicia” trwała jedynie kilka godzin, co sprawiło, że natychmiastowa reakcja była krytyczna dla pozyskania informacji, które są niedostępne podczas obserwacji późniejszych etapów eksplozji.

Kluczowym osiągnięciem metodologicznym było zastosowanie spektropolarymetrii za pomocą instrumentu FORS2 zainstalowanego na VLT. Technika ta umożliwiła precyzyjne określenie geometrii źródła światła, które z tak ogromnej odległości jawi się jako obiekt punktowy. Zebrane dane jednoznacznie wykazały, że pierwotny wyrzut materii nie miał charakteru sferycznego. Zamiast tego, przybrał on wydłużony kształt, który można porównać do oliwki.

Świadczy to o wyraźnej symetrii osiowej już od pierwszych chwil tej kosmicznej katastrofy. W miarę rozszerzania się i interakcji z otaczającym środowiskiem, ten kształt ulegał stopniowemu spłaszczaniu. Niemniej jednak, oś symetrii pozostała niezmienna. Odkrycie to sugeruje, że preferowany kierunek eksplozji mógł być zdeterminowany przez wewnętrzne warunki gwiazdy, takie jak jej rotacja lub silne pole magnetyczne, w momencie kolapsu jądra.

Ustalono, że gwiazdą macierzystą (progenitorem) SN 2024ggi był czerwony nadolbrzym. Szacuje się, że jego masa wynosiła od 12 do 15 mas Słońca, a promień był około 500 razy większy niż promień naszej gwiazdy. Tak masywne gwiazdy kończą swój żywot grawitacyjnym kolapsem jądra, co skutkuje wybuchem supernowej typu II. Badanie tej wczesnej geometrii jest niezwykle istotne, ponieważ pozwala astrofizykom na dopracowanie i weryfikację teoretycznych modeli opisujących mechanizmy wybuchów masywnych ciał niebieskich.

W badaniu brało udział wielu specjalistów, w tym Yi Yang z Uniwersytetu Tsinghua, który zainicjował wniosek o obserwację, a także współautorzy Dietrich Baade i Ferdinando Patat z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Spektra uzyskane w tej wczesnej fazie ujawniły również obecność wąskich linii emisyjnych, w tym H, He I, C III oraz N III. Co więcej, archiwalne dane pochodzące z teleskopów „Hubble” i „Spitzer” posłużyły do stworzenia portretu gwiazdy macierzystej na lata przed eksplozją, potwierdzając jej status jako pojedynczego czerwonego nadolbrzyma. Ten znaczący sukces, opublikowany na łamach prestiżowego czasopisma Science Advances, dowodzi efektywności międzynarodowej koordynacji naukowej i stanowi solidną podstawę do budowania statystyki dotyczącej kształtów gwiezdnych eksplozji.