Благодаря наблюдениям за сверхновой 2024 ggi всего через 26 часов после взрыва, астрономам удалось непосредственно установить форму ударной волны в момент ее выхода из звезды. Данное открытие позволит детализировать процессы, приводящие к гибели массивных звезд, и, возможно, повлечет за собой корректировку действующих моделей формирования сверхновых.
В апреле 2024 года система телескопов ATLAS зафиксировала вспышку сверхновой 2024 ggi в спиральной галактике NGC 3621, находящейся на удалении около 23,6 миллионов световых лет от нашей планеты. Позже было установлено, что ее причиной стало выяснили астрономы, был красный сверхгигант — типичный предшественник сверхновых типа II, которое в последние годы своего существования интенсивно выбрасывало вещество в окружающую звезду среду.
Астроном И Ян (Yi Yang) из университета Цинхуа (Китай), узнав об открытии, незамедлительно обратился с заявкой на проведение наблюдений в Европейскую южную обсерваторию (ESO). Там находится Очень большой телескоп (VLT) — система, состоящая из четырех 8,2-метровых зеркал и вспомогательных оптических телескопов. Благодаря такой скорости, стало возможным наблюдать за взрывом на раннем этапе — всего через 1,1 суток (26 часов) после вспышки, что позволило практически напрямую установить форму ударной волны в момент ее выхода из звезды.
Авторы новой научной работы, используя спектрополяриметрию – метод, который позволяет определять поляризацию света при различных длинах волн, опубликованной в журнале Science Advances, анализ показал, что вспышка имела не сферическую, а вытянутую форму: в первые сутки после взрыва ударная волна распространялась наружу с повышенной скоростью в конкретном направлении. Это указывает на то, что сам процесс схлопывания ядра массивной звезды имеет асимметричный характер.
Наблюдение за изменением поляризации по замкнутой траектории в последующие дни выявило сложное взаимодействие ударной волны с плотным и неоднородно распределенным веществом, окружающим звезду. Авторы статьи полагают, что это вещество временно изменяло видимую форму взрыва. По истечении 10 дней, когда водородная оболочка, выброшенная при взрыве, вырвалась наружу, вытесняя прилегающий газ, поляризация вновь указала на ось, зафиксированную сразу после вспышки. Таким образом, ориентация взрыва, по всей видимости, сформировалась в центре звезды и сохранялась на протяжении начальной фазы расширения выбросов.
Несмотря на то, что через 80 дней форма вспышки стала менее вытянутой и приобрела более плоскую конфигурацию, основное направление распространения ударной волны осталось прежним, что свидетельствует о том, что отмеченная асимметрия является неотъемлемой частью происходящего. Аналогичные явления ранее фиксировались при наблюдении сверхновой 2023 ixf, однако в том случае поляризация была сильнее, а асимметрия – более заметной.
Изучение поляризованного света показало, что звезда-прародитель прошла сложный эволюционный путь. Предполагается, что красный гигант мог обмениваться массой с невидимым компаньоном, что привело к образованию диска в плоскости их орбиты и направило взрыв под прямым углом к ней.
«По мнению ученых, форма распространения ударной волны демонстрирует асимметрию взрыва. Они предполагают наличие единого физического принципа, который проявляется в выраженной осевой симметрии при рассмотрении процессов в широком масштабе.
Традиционно считалось, что сверхновые взрывы происходят в сферических структурах, однако новые научные данные могут пересмотреть общепринятые взгляды на их возникновение. Чтобы обнаружить больше сверхновых, схожих с 2024 ggi, и выяснить, обладают ли все массивные звезды асимметричную форму в момент гибели, астрономы планируют использовать телескопы нового поколения, такие как Чрезвычайно большой телескоп (ELT) и Тридцатиметровый телескоп (TMT).