Các nhà thiên văn học lần đầu tiên ghi nhận hình dạng không cầu của vụ nổ siêu tân tinh SN 2024ggi

Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã thành công trong việc ghi lại hình dạng vụ nổ siêu tân tinh SN 2024ggi ngay trong giai đoạn sơ khai và thoáng qua nhất của nó. Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học thu thập được dữ liệu thực nghiệm về hình học của vật chất bị đẩy ra khi nó xuyên qua bề mặt của ngôi sao tiền thân. Sự kiện vũ trụ này diễn ra trong thiên hà xoắn ốc NGC 3621, nằm cách Trái Đất khoảng 22 triệu năm ánh sáng, thuộc chòm sao Trường Xà (Hydra).

Siêu tân tinh SN 2024ggi được phát hiện lần đầu tiên vào ngày 10 tháng 4 năm 2024. Nhờ sự phản ứng cực kỳ nhanh chóng của các nhà nghiên cứu, việc quan sát bằng Kính viễn vọng Rất Lớn (VLT) của Đài thiên văn Nam Âu (ESO) đã được bắt đầu chỉ 26 giờ sau khi phát hiện, tức là vào ngày 11 tháng 4. Giai đoạn “đột phá” này chỉ kéo dài vài giờ ngắn ngủi, khiến việc phản ứng kịp thời trở nên cực kỳ quan trọng để thu thập thông tin không thể có được ở các giai đoạn muộn hơn. Thành tựu phương pháp luận then chốt là việc áp dụng phép đo quang phổ phân cực (spectropolarimetry) với công cụ FORS2 trên VLT. Kỹ thuật tinh vi này cho phép xác định hình học của nguồn sáng, vốn chỉ là một vật thể chấm nhỏ khi nhìn từ khoảng cách xa như vậy.

Dữ liệu thu thập được đã tiết lộ một sự thật đáng kinh ngạc: sự phun trào vật chất ban đầu không phải là hình cầu. Thay vào đó, nó có hình dạng kéo dài, tương tự như quả ô liu, cho thấy sự đối xứng trục rõ rệt ngay từ những khoảnh khắc đầu tiên của thảm họa. Khi vật chất tiếp tục mở rộng và tương tác với môi trường xung quanh, hình dạng này dần dần bị dẹt đi, nhưng trục đối xứng vẫn được duy trì. Phát hiện này có thể chỉ ra một hướng ưu tiên được xác định bởi các điều kiện bên trong của ngôi sao, chẳng hạn như sự quay hoặc từ trường mạnh mẽ của nó tại thời điểm lõi sụp đổ.

Ngôi sao tiền thân của SN 2024ggi đã được xác định là một siêu khổng lồ đỏ. Ngôi sao này có khối lượng ước tính từ 12 đến 15 lần khối lượng Mặt Trời và bán kính lớn hơn Mặt Trời khoảng 500 lần. Những ngôi sao khổng lồ như vậy kết thúc vòng đời của mình bằng sự sụp đổ hấp dẫn của lõi, dẫn đến vụ nổ siêu tân tinh loại II. Việc nghiên cứu hình học sớm này cung cấp cái nhìn sâu sắc, cho phép các nhà vật lý thiên văn tinh chỉnh các mô hình lý thuyết chi phối vụ nổ của các thiên thể khối lượng lớn.

Nghiên cứu này có sự tham gia của nhiều chuyên gia, bao gồm Yi Yang từ Đại học Thanh Hoa, người đã khởi xướng yêu cầu quan sát, cùng với các đồng tác giả Dietrich Baade và Ferdinando Patat từ Đài thiên văn Nam Âu (ESO). Các quang phổ thu được trong giai đoạn đầu cũng cho thấy sự hiện diện của các vạch phát xạ hẹp, bao gồm H, He I, C III và N III. Hơn nữa, dữ liệu lưu trữ từ các kính viễn vọng Hubble và Spitzer đã giúp phác họa chân dung ngôi sao tiền thân nhiều năm trước vụ nổ, xác nhận nó là một siêu khổng lồ đỏ đơn độc. Thành công này, được công bố trên tạp chí Science Advances, chứng minh hiệu quả của sự phối hợp quốc tế và đặt nền móng cho việc xây dựng thống kê về hình dạng các vụ nổ sao trong tương lai.