épp abban a pillanatban, amikor a robbanás áttört a csillag felszínén. A csillagászoknak most először sikerült egy robbanás formáját a legkorábbi szakaszában megörökíteniük. Ezt a rövid ideig tartó, kezdeti fázist már egy nappal később sem lehetne megfigyelni, pedig sokat megtudhatunk belőle arról, hogy miként robbannak fel szupernóvaként a nagy tömegű csillagok.
Amikor az SN 2024ggi jelű szupernóva-robbanást 2024. április 10-én felfedezték, a nemrég megjelent tanulmány vezető szerzője, Yi Yang (a pekingi Tsinghua Egyetem munkatársa) repülőgépe épp leszállt San Franciscoban. Azonnal tudta, hogy gyorsan kell cselekednie. 12 órával később távcsőidő pályázatot nyújtott be az ESO-hoz. A pályázat gyors elfogadását követően a chilei VLT alig 26 órával az első észlelés után megfigyelhette a szupernóvát.
A szupernóva-robbanás az NGC 3621 jelű galaxisban következett be a Hydra csillagkép irányában, tőlünk 22 millió fényévre, ami csillagászati értelemben közelinek számít. A kutatók tudták, hogy ez ritka lehetőség arra, hogy a robbanás formáját korai stádiumban felmérjék. „A VLT első megfigyelései azt a fázist rögzítették, amelyben a csillag magjánál bekövetkezett robbanás által felgyorsított anyag áthatolt a csillag felszínén. Néhány órán át együtt figyelhették meg a csillag geometriáját és a robbanást.” – mondta Dietrich Baade, a kutatócsoport tagja.
„Egy szupernóva-robbanás geometriája alapvető információkat szolgáltat a csillagfejlődésről és azokról a fizikai folyamatokról, amelyek ezekhez a kozmikus tűzijátékokhoz vezetnek.” – magyarázza Yang. A nagy, a Napnál több mint nyolcszor nagyobb tömegű csillagok szupernóva-robbanása mögött álló folyamatok pontosan még nem ismertek. Ennek a szupernóvának az előcsillaga egy vörös szuperórás csillag volt, amely 12–15 naptömeggel és a Nap sugarának 500-szorosával bírt, így az SN 2024ggi a nagy tömegű csillagok robbanásának tökéletes példája.
Egy átlagos csillag élete során megtartja gömbszerű formáját, köszönhetően annak a nagyon érzékeny egyensúlynak, amely az őt összehúzó gravitációs erő és a csillagot tágítani igyekvő fúziós energia között áll fenn. Amikor az égitest kifogy a fűtőanyagból, a belső atommotor „akadozni” kezd. A nagy tömegű csillagok esetében ez a szupernóva-robbanás kezdetét jelenti: a haldokló csillag magja összeomlik, a körülötte lévő rétegek ráhullanak, majd visszapattannak. A visszapattanó lökéshullám kifelé terjed, és elpusztítja a csillagot.
Amikor a lökéshullám áttöri a felszínt, hatalmas mennyiségű energia szabadul fel: a szupernóva ekkor drámaian felfénylik, és megfigyelhetővé válik. Ezt a rövid ideig tartó fázist, a szupernóva-robbanás kezdeti „áttörésének” formáját tanulmányozhatjuk, mielőtt a robbanás kölcsönhatásba lépne a haldokló csillag körüli anyaggal.
A csillagászoknak most először sikerült az ESO VLT távcsövével, ún. spektropolarimetriai technika alkalmazásával ezt megfigyelniük. „A spektropolarimetria információt ad a robbanás geometriájáról. Ezt más típusú megfigyeléssel nem vizsgálhatjuk, mert a szögméretek túl kicsik.” – mondja Lifan Wang (Texas A&M Egyetem), a tanulmány egyik társszerzője. Bár a robbanó csillag csak egy pontnak látszik, fényének polarizációja rejtett nyomokat hordoz a geometriájáról, amelyeket a kutatócsoport fel tudott tárni.
A déli féltekén található egyetlen létesítmény, amely képes ezzel a módszerrel felmérni egy szupernóva alakját, a VLT-re telepített FORS2 műszer. A FORS2 adatai alapján a kutatók megállapították, hogy a kezdeti robbanás olívabogyó formájú volt. Ahogy a lökéshullám kifelé terjedt és ütközött a csillag körüli anyaggal, ez a forma ellaposodott, de a kilökött anyag szimmetriatengelye változatlan maradt. „Ezek az eredmények egy olyan fizikai mechanizmusra utalnak, amely sok nagy tömegű csillag robbanását okozza: jól meghatározott tengelyes szimmetriát mutat és nagy léptékben zajlik.” – mondja Yang.
A felfedezésnek hála a csillagászok már ki tudnak zárni néhány jelenlegi szupernóva-modellt, és új információval gazdagíthatnak más elméleteket, ezáltal bepillantást nyerve a nagy tömegű csillagok erőszakos halálába. „Ez a felfedezés nemcsak átalakítja a csillagrobbanások megértését, de azt is megmutatja, mit lehet elérni, amikor a tudomány átlépi a határokat” – mondja a cikk társszerzője, az ESO csillagásza, Ferdinando Patat. „Határozott emlékeztető arra, hogy a kíváncsiság, az együttműködés és a gyors cselekvés mélyreható betekintést engedhet az Univerzumot formáló fizikai folyamatokba.”
Forrás: https://www.eso.org/public/news/eso2520/
A kutatás eredményeit ismertető szakcikk: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx2925
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet