Kai kosmosas siunčia signalus apie vienos iš galingiausių Visatos katastrofų gimimą, laikas matuojamas ne metais, o valandomis. 2024 m. balandžio 10 d. žemės stebėjimo sistema ATLAS užfiksavo pirmąją šviesą nuo sprogstančios masyvios žvaigždės – supernovos, kuri po 26 valandų pateko į pasaulio astronomų akiratį. Būtent šis nepaprastas greitis suteikė galimybę padaryti tai, kas iki šiol buvo laikoma beveik neįmanomu: pirmą kartą istorijoje žemėnai pažvelgė į tikrąją supernovos sprogimo formą. Ir tai, ką jie pamatė, prieštarauja viskam, ko buvo mokęsi dešimtmečius.
Istorinis momentas: užfiksuota pati supernovos pradžia
Supernova SN 2024ggi sprogo galaktikoje NGC 3621, nutolusioje maždaug 22 milijonus šviesmečių nuo Žemės, Hydros žvaigždyne. Įprastai astronomai mato jau išsiplėtusį sprogimo debesį, kurio forma būna išlyginusi visus pradinius pokyčius. Tačiau šį kartą mokslininkai suspėjo užčiuopti vos dienos senumo reiškinį – laikotarpį, kuris kitu atveju būtų dingęs amžiams. Jau kitą dieną po ATLAS signalo į dangų buvo nukreiptas Europos pietų observatorijos Didysis teleskopas (VLT) Čilėje, leidęs pamatyti supernovą faktiškai pirmosiomis jos egzistavimo minutėmis.
Tai, ką jie užfiksavo, buvo ne šiaip dar viena kosminė drama, bet visiškai naujas atsakymas į klausimą, kaip iš tiesų miršta masyvios žvaigždės.
Žvaigždės mirtis: kai žlunga milijonus metų trukusi pusiausvyra
Kol žvaigždė gyva, jos viduje egzistuoja subtili pusiausvyra: į vidų traukianti gravitacija ir iš vidaus sklindanti branduolinės reakcijos sukurta radiacija. Bet kai kuro atsargos išsenka, ši pusiausvyra griūva. Žvaigždės šerdis subliūkšta, išoriniai sluoksniai įkrenta į vidų, o tada atšoka atgal, sukurdami milžinišką smūgio bangą, kuri perplėšia žvaigždę iš vidaus. Šis procesas vyksta greičiau, nei žmogus suspėtų sumirksėti, tačiau nuo jo priklauso supernovos forma – paslaptis, kurios iki šiol niekas nebuvo matęs taip anksti.
VLT sulaužė paradigmas: supernova nėra apvali
FORS2 instrumentu atlikti stebėjimai, naudojant spektrinės polarimetrijos metodą, suteikė unikalią galimybę nustatyti šviesos vibracijos kryptį. Tai leidžia suprasti, kaip išsidėsčiusi medžiaga sprogimo pradžioje. Paaiškėjo stulbinantis faktas: pirmoji supernovos šviesa į kosmosą ištrūko ne vienodai visomis kryptimis. Vietoj simetriško, įprasto sferinio debesies, astronomai pamatė pailgą struktūrą – sprogimas buvo ištemptas palei vieną ašį, primindamas alyvuogę.
Toks vaizdas prieštarauja daugybei ilgai laikytų teorijų, kurios teigė, kad pradinis žvaigždės sprogimas turėtų būti beveik tobulai simetriškas. Šiandien aišku, kad supernovos gimimas yra gerokai kryptingesnis, nei manyta.
Kryptingos bangos, stabilus kelias ir žlugdančios teorijos
Stebėjimai tęsėsi ir toliau, o maždaug dešimtą dieną, supernovai plečiantis, tapo matomi išoriniai – vandenilio pripildyti – žvaigždės sluoksniai. Ir štai dar viena mįslė: jie buvo išsidėstę ta pačia kryptimi, kaip ir pirmoji smūgio banga. Tai reiškia, kad visas sprogimo mechanizmas nuo pat pradžių turėjo stabilų, nuoseklų orientacijos vektorių.
Toks atradimas leidžia atmesti tam tikrus modelius, kurie aiškino supernovų asimetriją vien vėlesniais procesais, o tuo pat metu sustiprina teorijas, teigiančias, kad kryptingumas formuojasi pačioje sprogimo šerdyje, dar prieš medžiagai ištrūkus į kosmosą.
Kaip mokslininkams pavyko padaryti tai, kas atrodė neįmanoma?
Iki šiol pagrindinė problema buvo laikas: supernovų „pradžia“ yra ne tik ryški, bet ir itin trumpalaikė. Po kelių valandų sprogimo forma pradeda keistis, sąveikauti su aplinkinėmis dujomis ir dulkėmis, o informacija apie pirmines sąlygas neatpažįstamai išsisklaido.
FORS2 – vienintelis Pietų pusrutulyje instrumentas, galintis atlikti tokio tikslumo stebėjimus – sugebėjo užfiksuoti šį trumpą, vos parą trunkantį etapą. Ir būtent todėl astronomai šiandien rankose turi duomenis, kurių dar niekada neturėjo.
Naujas langas į žvaigždžių mirtį
Šis atradimas, publikuotas Science Advances žurnale 2024 m. lapkričio 12 d., jau vadinamas vienu reikšmingiausių pastarųjų metų proveržių astrofizikoje. Jis suteikia naują įrankį modeliuoti masyvių žvaigždžių žlugimo fiziką ir gali net pradėti naują supernovų tyrimų etapą.
Nors tai, ką matome šiandien, tėra vieno sprogimo istorija, faktas, kad mokslininkai gali užfiksuoti tokią akimirką, reiškia, kad ateityje gali būti atskleisti dar sudėtingesni reiškiniai – galbūt net atskirta, kaip žvaigždžių mirtis lemia naujų planetų ar net gyvybės formavimosi grandinę.
Ši supernova, likusi tik blyksniu tolimoje galaktikoje, mums parodė, kad Visata tebėra pilna siurprizų, o didžiausios jos paslaptys atsiskleidžia tiems, kurie geba žvelgti greičiau nei laikas.
