Formy supernovy zachycené 26 hodin po výbuchu
Naše šance na důležité astronomické pozorování přišla náhle. Dne 10. dubna 2024 vybuchla hvězda v galaxii NGC 3621, která se nachází přibližně 22 milionů světelných let od Země. Tento výbuch, označovaný jako supernova SN 2024ggi, patřil obrovské červené supergiantní hvězdě, která má hmotnost 12 až 15krát větší než Slunce a je 500krát větší než jeho průměr.
Tyto hvězdy končí svůj život, když se jejich vnitřek zhroutí a následně vybooksují všechen materiál ven. Tento proces byl scénářem pro naše pozorování. Pouze 26 hodin po objevu zamířil výzkumný tým k jedné z největších dalekohledů na světě, VLT, aby se podíval na SN 2024ggi. Tato rychlost byla výjimečná, protože jsme byli schopni zachytit „čerstvý“ světelný projev výbuchu.
Ačkoliv se supernova na takovou vzdálenost jeví jako pouhá tečka, vědci použili metodu analyzující polarizaci světla, což je orientace jeho „kolísání“. Světlo má vlnový charakter, a když se odrazí od povrchu hvězdy nebo se scatteruje jejím okolím, může mít odchylku ve svém kolísání. Při dokonale kulovém výbuchu by se jeho vibrace vyrovnaly, ale už malá asymetrie ve výbuchu by mohla vést k tomu, že by některé směry zůstaly silnější než jiné.
Vědci pečlivě zkoumali směry polarizace na různých vlnových délkách a zpětně vypočítali „trať“, kterou světlo prošlo. Jak se ukázalo, okamžik výbuchu nezapadal do očekávaného kulatého vzorce, ale přesto měl spíše protáhlý elipsoidní tvar. To naznačuje, že výbuch byl od začátku orientován jedním směrem.
Důvody pro existenci osy výbuchu mohou zahrnovat rotaci, magnetické pole či nerovnoměrnosti při hoření. Tyto faktory se při zhroucení jádra dramaticky amplifikují a vedou ke vzniku důsledku, kdy v některých směrech může být tlak vyšší než v jiných. Tento úhel se potom stává osou výbuchu.
Co se ale stane, když čas plyne? Okolo hvězdy se nacházejí plyny a prach, které byly uvolněny v minulosti. Když nárazová vlna narazí na tyto materiály, může tvar výbuchu snadno narušit. Pozorování ukázala, že jakmile výbuch začal kolidovat s okolním plynem, původní protáhlá forma se postupně zploští.
Přesto existovala pravidla pro tento způsob „zploštění“. I přes změny v tvaru zůstávala osa výbuchu víceméně zachována. To znamená, že počáteční směr, kterým materiál vycházel z jádra, a směr, kterým se rozšiřoval ven, zůstaly v podstatě konzistentní.
Tato stabilita byla patrná i ve datech polarizace v rámci publikované studie. Bez ohledu na to, jak složité bylo vnitřní uspořádání, jedna velká osa určovala směr výbuchu. Jak již bylo zmíněno, první moment supernovy byl jev, který lidstvo dosud téměř nikdy nezachytilo. Vzhledem k tomu bylo extrémně brzké pozorování SN 2024ggi, které proběhlo přibližně po dni, cenným klíčem k odhalení tajemství posledních okamžiků hvězdy.
Toto zjištění naznačuje, že mechanismus výbuchu hmotných hvězd může mít nečekaně jasnou orientaci. Dosavadní modely supernovy, které předpokládaly kulovou symetrii výbuchu, nedokázaly dostatečně vysvětlit výsledky našeho pozorování a ukazují, že existují části, které nesedí s tradičními představami.
To je také důležitý krok ve snaze pochopit proces, jakým supernovy rozptylují těžké prvky do vesmíru a ovlivňují evoluci galaxií. Porozuměním tvaru výbuchu lze zpětně rekonstruovat procesy, které vedou k zhroucení jádra hvězdy. Očekává se, že to povede k přesnějším předpovědím a simulacím o vzniku a frekvenci supernových výbuchů a distribuci prvků, které jsou při těchto výjevech uvolněny.
Porozumění této velkolepé poslední kapitole hvězdy v kosmu je klíčovým prvkem pro úvahy o našem vlastním slunečním systému a původu života. Nakonec je tento úspěch vítězstvím lidské zvědavosti a týmové spolupráce. To, že spolupráce astronomů po celém světě byla schopna zachytit výbuch supernovy pouhý den po jejím objevení, ukazuje sílu vědeckého úsilí a spolupráce. Jak poznamenal jeden z členů výzkumného týmu, Ferdinand Patat z ESO: „Toto zjištění nejenže přetvořilo naše porozumění výbuchům hvězd, ale také ukazuje, jak rychlá akce a spolupráce přes hranice mohou být klíčem k odhalování tajemství vesmíru.“
