Ученые впервые зафиксировали сверхновую на ранних этапах ее развития

Новости МирТесен

Благодаря наблюдениям, проведенным с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO), астрономы смогли зафиксировать первые признаки взрыва сверхновой SN 2024ggi. Этот космический объект находится в галактике NGC 3621, которая располагается на расстоянии около 22 миллиона световых лет от нашей планеты.

Событие было зафиксировано всего через 26 часов после регистрации: 11 апреля 2024 года ученые направили телескоп после получения первоначального сообщения в предыдущую ночь. За столь короткий срок им удалось наблюдать «фазу пробоя» — момент, когда ударная волна, возникшая в результате коллапса звездного ядра, достигает поверхности звезды-предшественницы.

Использование инструмента FORS2 и метод спектрополяриметрии позволили установить, что первоначальный выброс массы имел не сферическую, а вытянутую форму, напоминающую оливу. Этот результат свидетельствует о выраженной осевой симметрии в первые часы взрыва. В процессе дальнейшего расширения и взаимодействия выброшенного вещества с внешними слоями и окружающей средой форма становилась более плоской, сохраняя при этом ту же ось симметрии.

Геометрия взрыва предоставляет ценные сведения о процессах, определяющих сверхновые, возникающие из массивных звезд. Звезда-предшественник, согласно оценкам, обладала массой от 12 до 15 солнечных масс и радиусом, превышающим солнечный в 500 раз. Анализ первоначальной конфигурации взрыва позволяет астрофизикам выбирать между различными теоретическими моделями и более точно прогнозировать эволюцию массивных звезд на завершающем этапе их существования.

Форма и геометрия взрыва

Полученные данные свидетельствуют о том, что ударная волна, уничтожившая звезду-предшественницу на этапе, последовавшем за взрывом, распространялась не равномерно во всех направлениях. С помощью спектрополяриметрии, применяемой на VLT и позволяющей измерять поляризацию света в различных диапазонах длин волн для получения информации о трехмерной структуре небесных объектов, удалось опосредованно установить геометрию выброшенного вещества: анализ показал степень поляризации света, соответствующую вытянутой вдоль определенной оси конфигурации.

Это свидетельствует о том, что взрыв изначально имел осевую симметрию, а не сферическую: его структура напоминала «бочонок» или «оливу», которая расширяется, а затем сплющивается. Сохранение постоянной оси симметрии в процессе изменения формы указывает на то, что внутренние условия в звезде или ее ядре в момент коллапса могли иметь определенное предпочтение по направлению, либо же звезда обладала значительным вращением или ориентированным магнитным полем.

Данная геометрическая структура влечет за собой значительные последствия: модели, в которых предполагается идеально сферическое расширение, требуют пересмотра. Наличие первоначальной асимметрии свидетельствует о том, что некоторые факторы (вращение, конвективные нестабильности, магнитные поля) могут оказывать большее влияние, чем предполагалось ранее. Также, возможность наблюдения за этой мимолетной фазой, которая была бы пропущена уже на следующий день, акцентирует необходимость быстрого реагирования при проведении наблюдений за сверхновыми.

Влияние на эволюцию звезд и физику взрывов сверхновых

Изучение формы взрыва SN 2024ggi дает важные данные для проверки теорий, описывающих взрывы массивных звезд. Звезда, масса которой существенно больше массы Солнца, после выработки ядерного топлива в ядре, переживает коллапс ядра, что приводит к образованию ударной волны. Эта волна отражается и распространяется, уничтожая внешние слои звезды.

Выявление несферической формы фазы пробоя указывает на то, что распределение массы и динамика взрыва более сложны, чем позволяет описать упрощенная сферическая модель. Анализ SN 2024ggi демонстрирует, что звезда-предшественница взорвалась с расширением, которое изначально имело выраженную ось симметрии.

Использование спектрополяриметрии оказалось важным с точки зрения наблюдений. В рамках проекта VLT ESO инструмент FORS2 предоставил возможность проведения необходимых измерений. С увеличением числа быстрых поляриметрических наблюдений появится возможность сформировать статистические данные о форме звездных взрывов и определить, является ли наблюдаемая осевая симметрия обычным явлением или аномалией.

Исследование в журнале Science Advances.