До сих пор учёным не удавалось уловить момент самого начала взрыва сверхновых, что могло рассказать о физике процесса на ранних стадиях катастрофы. Но в этот раз удача улыбнулась астрономам. Невероятная оперативность руководства Европейской южной обсерватории (ESO) позволила в течение суток предоставить учёным самый мощный наземный телескоп для наблюдения только что найденной сверхновой, отменив все плановые работы.
Взрыв сверхновой SN 2024ggi в представлении художника. Источник изображения: ESO
Сверхновая SN 2024ggi была обнаружена 10 апреля 2024 года в галактике NGC 3621, расположенной на расстоянии 22 млн световых лет от Земли в направлении созвездия Гидры. Это событие представляет собой взрыв красного сверхгиганта массой от 12 до 15 масс Солнца и радиусом в 500 раз большим солнечного, что классифицирует его как типичную сверхновую массивной звезды (с массой свыше восьми солнечных). Оперативно поданная заявка на внеочередное наблюдение за объектом позволила в течение 12 часов получить разрешение для анализа события.
Заявка была одобрена в срочном порядке, что позволило провести наблюдения с помощью Очень большого телескопа (VLT) ESO в Чили уже 11 апреля 2024 года — всего через 26 часов после открытия сверхновой. Это было уникальное наблюдение: начальная фаза взрыва, когда ударная волна прорывается через поверхность звезды, длится всего несколько часов, после чего объект начинает взаимодействовать с окружающим веществом и превращается в шар кипящей плазмы, у которого уже нет деталей.
Для анализа первичной геометрии взрыва команда применила спектральную поляриметрию — технику, использующую инструмент FORS2 на VLT, единственный в южном полушарии, способный проводить такие измерения. Этот метод выявляет форму взрыва, поскольку в сферических объектах (в частности, в звезде) поляризация фотонов компенсируется и равна нулю, а ненулевая поляризация указывает на асимметрию явления, что даёт возможность реконструировать распространение плазмы взрыва.
Наблюдения зафиксировали момент, когда ударная волна от взрыва в центре звезды прорвала её поверхность, ускоренно выталкивая вещество наружу в течение нескольких часов. Это позволило одновременно изучить геометрию звезды и её взрыва. Результаты показали, что начальный импульс взрыва имел форму оливки — овальную, сжатую по осям, — которая затем расплющивалась при столкновении с окружающей средой, сохраняя при этом осевую симметрию.
Открытие указало на наличие общего физического механизма, управляющего взрывами многих массивных звезд, который проявляется в чёткой осевой симметрии на больших масштабах: коллапс ядра звезды и отскок ударной волны распространяются наружу, разрушая звезду и высвобождая энергию при прорыве поверхности. Это опровергает некоторые существующие модели сверхновых и уточняет другие, проясняя истинные, а не теоретические механизмы взрыва сверхновых из массивных звёзд. Если можно перефразировать известную поговорку: «Лучше один раз увидеть, чем тысячу раз рассчитать».