Scienty

Фото: img.freepik.com

Благодаря наблюдениям, выполненным с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO), астрономы смогли зафиксировать первые признаки взрыва сверхновой SN 2024ggi в галактике NGC 3621. Эта галактика находится 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 факт свидетельствует о выраженной осевой симметрии в первые часы взрыва. С течением времени, по мере расширения и взаимодействия выброшенного вещества с внешними слоями и окружающей средой, форма становилась более плоской, хотя и сохраняла 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 звёзд и физику взрывов сверхновых

Изучение геометрии взрыва SN 2024ggi дает ценные данные для проверки теорий, описывающих взрывы массивных звезд. Звезда, масса которой намного больше солнечной, после истощения ядерного топлива в ядре, переживает коллапс, который генерирует ударную волну. Эта волна отражается и выносит внешние слои звезды.

Выявление несферической формы фазы пробоя указывает на то, что распределение массы и динамика взрыва характеризуются большей сложностью, чем позволяет описать упрощенная сферическая модель. В случае SN 2024ggi полученные данные говорят о том, что звезда-предшественница взорвалась, расширяясь вдоль предпочтительной оси с самого начала.

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.