Вчені вперше побачили ранні стадії вибуху наднової

Вибухова смерть зірки, відома як наднова, належить до найжорстокіших космічних подій, але точний перебіг цього катаклізму залишався загадкою. Тепер науковці вперше спостерігали найраніші стадії наднової, коли масивна зірка вибухнула у характерній формі, що нагадує оливку.

Дослідники використали Дуже великий телескоп Європейської південної обсерваторії у Чилі для спостереження за надновою. Вибух стався у зірки, маса якої приблизно у 15 разів перевищує масу нашого Сонця. Зірка розташована у галактиці NGC 3621 на відстані близько 22 мільйонів світлових років від Землі у напрямку сузір'я Гідри. Світловий рік — це відстань, яку світло долає за рік, що становить 9,5 трильйона кілометрів.

Форму таких вибухів було важко визначити до цього часу через швидкість їхнього перебігу, тому для спостереження за цією надновою знадобилися швидкі дії. Вибух виявили 10 квітня 2024 року приблизно в той час, коли астрофізик Йі Янг з Університету Цінхуа у Китаї приземлився після тривалого польоту до Сан-Франциско. Офіційний запит Янга, поданий лише через кілька годин, про наведення телескопа на наднову було схвалено.

Завдяки цьому дослідники змогли спостерігати вибух лише через 26 годин після початкового виявлення та через 29 годин після того, як матеріал з надр зірки вперше пробився крізь зоряну поверхню.

Те, що вони побачили, було приреченою зіркою, оточеною на екваторі раніше існуючим диском газу та пилу. Вибух виштовхував матеріал назовні від зоряного ядра, спотворюючи форму зірки до такої, що нагадує вертикально розташовану оливку. Примітно, що вибух не розірвав зірку у сферичній формі. Натомість вибух жорстоко виштовхував матеріал назовні з протилежних боків зірки.

«Геометрія вибуху наднової надає фундаментальну інформацію про еволюцію зірок та фізичні процеси, що призводять до цих космічних феєрверків», — зазначив Янг, головний автор дослідження, опублікованого у середу в журналі Science Advances.

«Точні механізми, що стоять за вибухами наднових масивних зірок, тих, що мають більше ніж у вісім разів більшу масу за Сонце, досі обговорюються і є одним із фундаментальних питань, на які вчені хочуть відповісти», — додав Янг.

Великі зірки, подібні до цієї, живуть відносно короткі життя. Ця зірка, тип якої називають червоним надгігантом, мала близько 25 мільйонів років на момент своєї загибелі. Для порівняння, Сонцю понад 4,5 мільярда років, і воно проіснує ще кілька мільярдів років.

На момент вибуху діаметр цієї зірки був у 600 разів більшим за Сонце. Частину маси зірки було викинуто у космос під час вибуху. Вважається, що решта перетворилася на нейтронну зірку — надзвичайно компактний зоряний залишок, за словами співавтора дослідження Дітріха Бааде, астрофізика з Німеччини, який працює в Європейській південній обсерваторії.

Коли зірка вичерпує водневе паливо для ядерного синтезу, що відбувається в її центрі, її ядро колапсує, що потім відправляє матеріал вибухом назовні, проникаючи крізь зоряну поверхню у космос.

«Перші спостереження телескопа зафіксували фазу, під час якої матеріал, прискорений вибухом біля центру зірки, прострелив крізь поверхню зірки, фотосферу», — пояснив Янг.

«Коли ударна хвиля пробивається крізь поверхню, вона вивільняє величезну кількість енергії. Наднова тоді різко яскравішає і стає видимою. Під час короткочасної фази можна вивчити початкову форму „прориву“ наднової, перш ніж вибух взаємодіє з матеріалом, що оточує вмираючу зірку», — додав Янг.

Ця форма, за словами Янга, пропонує підказки про те, як вибух був запущений у серці зірки. Нові спостереження, схоже, виключають деякі поточні наукові моделі процесу вибуху, зазначив Янг, оскільки вчені уточнюють своє розуміння смерті масивних зірок.