Astronomové zachytili explozi hvězdy v ohromujících detailech

Tato umělecká představa ukazuje hvězdu, která se stává supernovou. Supernova SN 2024ggi explodovala v galaxii NGC 3621, asi 22 milionů světelných let daleko. Pomocí dalekohledu ESO/Very Large Telescope se astronomům podařilo zachytit velmi ranou fázi supernovy, kdy exploze prorážela povrch hvězdy. Pozorování výbuchu tak brzy – 26 hodin po první detekci supernovy – odhalilo její skutečný tvar. Supernova vytvořila po výbuchu tvar olivy. Jedná se o vůbec první pozorování tvaru exploze supernovy v této velmi rané fázi.

Astronomové pomocí dalekohledu ESO/VLT zachytili průlomovým pozorováním explozi masivní hvězdy přesně v okamžiku, kdy prorazila její povrch – což se stalo poprvé v historii výzkumu kosmu. Vědci během několika hodin po objevu odhalili pomocí spektropolarimetrie olivovitý tvar exploze, čímž odhalili nové vodítko ve fyzice supernov a změnili naše chápání toho, jak hmotné hvězdy umírají.

Vzácný pohled na poslední okamžiky hvězdy
Rychlá pozorování pomocí dalekohledu VLT (Very Large Telescope) Evropské jižní observatoře (ESO) zachytila explozivní zánik hmotné hvězdy právě v okamžiku, kdy exploze prorážela její povrch. Astronomové poprvé dokázali odhalit tvar supernovy v tomto prchavém, nejranějším okamžiku. Tato krátká fáze by zmizela z dohledu během jednoho dne, přesto skrývá klíčové indicie o tom, jak obří hvězdy končí svůj život silnými explozemi.

Závod s časem o zachycení kosmického výbuchu
Když byla v noci 10. dubna 2024 místního času detekována supernova s názvem SN 2024ggi, Yi Yang, odborný asistent na Univerzitě Tsinghua v Pekingu v Číně a hlavní autor studie, právě dorazil do San Francisca po dlouhém mezinárodním letu. Uvědomil si důležitost události a jednal rychle. Do 12 hodin předložil návrh Evropské jižní observatoři. Po rychlém schválení, pouhých 26 hodin po první detekci, zaměřila ESO svůj dalekohled VLT v Chile na nově objevenou supernovu.

Blízká supernova a skvělá příležitost
SN 2024ggi se nachází v galaxii NGC 3621, jejíž poloha se promítá do souhvězdí Hydry, asi 22 milionů světelných let daleko – což je v kosmických poměrech relativně malá vzdálenost. S vhodným vybavením a načasováním věděl mezinárodní tým, že má vzácnou příležitost zachytit strukturu exploze v jejím průběhu.

„První pozorování pomocí VLT zachytila fázi, během níž hmota urychlená explozí poblíž středu hvězdy prorazila její povrch. Po dobu několika hodin bylo možné pozorovat geometrii hvězdy a její explozi,“ říká Dietrich Baade, astronom ESO v Německu a spoluautor studie publikované 12. listopadu 2025 v časopise Science Advances.

Tento snímek ukazuje polohu supernovy SN 2024ggi v galaxii NGC 3621. Byl pořízen 11. dubna 2024, pouhých 26 hodin po první detekci supernovy. Snímek byl pořízen pomocí přístroje FORS2 na dalekohledu ESO/VLT. FORS2 mimo jiné umožňuje získávat spektra v polarizovaném světle. Tato technika, nazývaná spektropolarimetrie, poskytuje klíčové informace o tvaru exploze, i když se ze Země jeví jako jeden bod.

Pohled do geometrie hvězdné exploze
„Geometrie exploze supernovy poskytuje základní informace o vývoji hvězdy a fyzikálních procesech vedoucích k těmto kosmickým ohňostrojům,“ vysvětluje Yang. Přesný proces, který stojí za těmito explozemi, ke kterým dochází u hvězd o hmotnosti více než osmkrát větší než u Slunce, zůstává jednou z velkých nevyřešených otázek astronomie. Hvězda, která dala vzniknout SN 2024ggi, byl rudý veleobr, zhruba 12 až 15krát hmotnější než Slunce a 500krát větší než jeho průměr, což z něj činí klasický případ posledních okamžiků hmotné hvězdy.

Jak masivní hvězdy umírají: Kolaps, šok a znovuzrození
Po celou dobu svého života si hvězda udržuje téměř dokonalou rovnováhu mezi gravitací, která její vrstvy přitahuje dovnitř, a tlakem jaderné fúze, který je tlačí ven. Když dojde palivo v jejím jádru, tato rovnováha se zhroutí. Střed hvězdy se pod vlastní vahou smrští, zatímco okolní vrstvy se zřítí, odrazí se a vyšlou silnou rázovou vlnu, která hvězdu roztrhá na kusy.

Když toto rázové vlnobití dosáhne povrchu, uvolní obrovský výbuch energie. Hvězda dramaticky zjasní a stane se viditelnou jako supernova. Po krátkou dobu mohou astronomové studovat počáteční tvar exploze, než interaguje s okolním materiálem.

Odhalování tajemství pomocí spektropolarimetrie
Astronomové poprvé dosáhli tohoto pozorování pomocí techniky zvané „spektropolarimetrie“ pomocí dalekohledu ESO VLT. „Spektropolarimetrie poskytuje informace o geometrii exploze, které jiné typy pozorování nemohou poskytnout, protože úhlové rozměry hvězdy jsou příliš malé,“ říká Lifan Wang, spoluautor a profesor na Texas A&M University v USA, který byl na začátku své astronomické kariéry studentem ESO.

Ačkoliv se explodující hvězda jeví jako jediný světelný bod, její polarizační vzory odhalují skryté detaily o jejím tvaru, které tým úspěšně rozluštil.

Výbuch ve tvaru olivy
Přístroj FORS2 na VLT je jediným zařízením na jižní polokouli, které je schopno tímto způsobem měřit tvar supernovy. Data z FORS2 ukázala, že počáteční výbuch materiálu vytvořil tvar podobný olivě. Jak se exploze rozpínala směrem ven a srážela se s okolní hmotou, tvar se zploštil, ale její centrální osa symetrie zůstala nezměněna. „Tato zjištění naznačují společný fyzikální mechanismus, který řídí explozi mnoha hmotných hvězd, projevuje se dobře definovanou axiální symetrií a působí ve velkých měřítkách,“ uvedl Yang.

Přepisování hvězdné fyziky prostřednictvím globální spolupráce
Tyto výsledky již astronomům umožňují vyloučit některé existující modely supernov a zároveň zpřesnit jiné, což nabízí nový vhled do toho, jak hmotné hvězdy končí svůj život.

„Tento objev nejenže mění naše chápání hvězdných explozí, ale také ukazuje, čeho lze dosáhnout, když věda překročí hranice,“ říká spoluautor studie a astronom ESO Ferdinando Patat. „Je to silná připomínka toho, že zvídavost, spolupráce a rychlá akce mohou odemknout hluboké poznatky o fyzice, která formuje náš vesmír.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/astronomers-captured-a-stars-final-explosion-in-stunning-detail/ a https://www.eso.org/public/news/eso2520/

autor: František Martinek