دانشمندان برای اولین بار موج شاک ابرنواختر را که از سطح ستاره‌ای در حال مرگ عبور می‌کند، مشاهده کردند
این ابرنواختر مرگ یک ابر‌ستارهٔ سرخ بود که ۵۰۰ برابر بزرگ‌تر از خورشید بود و در کهکشانی تقریباً ۲۲ میلیون سال نوری دور قرار داشت.
دانشمندان لحظه‌ای را که موج شاک یک انفجار ابرنواختر از سطح یک ستارهٔ در حال نابودی عبور می‌کند، برای اولین بار ثبت کردند و نشان دادند که این انفجار به طرز شگفت‌انگیزی متقارن به‌نظر می‌رسد.
مشاهدهٔ این لحظه با جزئیات پیش از این دشوار بود، چراکه به‌ندرت می‌توان یک ابرنواختر را به‌موقع شناسایی کرد و تلسکوپ‌ها را بر آن متمرکز نمود — و حتی زمانی که این کار انجام شد، ستارهٔ منفجرشده بسیار دور بود.
بنابراین، وقتی ابرنواختر 2024ggi در ۱۰ آوریل ۲۰۲۴ در یک کهکشان مارپیچ به نام NGC 3621، که در صورت‌فلکی هیدرا (مار آب) قرار دارد و ۲۲ میلیون سال نوری دور است، منفجر شد، اخترشناس یی‑یانگ از دانشگاه تسینگهوا در پکن دانست که باید اقدام کند.
او و تیم بین‌المللی‌اش که شامل همکارانی از چین، اروپا، خاورمیانه و ایالات متحده بودند، بلافاصله درخواست زمان برای استفاده از تل‌پسوت بسیار بزرگ (VLT) در رصدخانهٔ اروپایی جنوبی (ESO) در شیلی برای مشاهده ابرنواختر کرد. شش و بیست ساعت پس از کشف ابرنواختر توسط دوربین‌های سامانهٔ هشدار آخرین برخورد سیارک‌های نزدیک به زمین (ATLAS)، VLT داده‌ها را فراهم کرد.
“اولین مشاهدات VLT فازی را ثبت کردند که در آن ماده‌ای که توسط انفجار، نزدیک به مرکز ستاره، شتاب گرفته بود، از سطح ستاره عبور کرد”، گفت یکی از همکاران، دیترِخ بااده از ESO، در بیانیه‌ای. “به مدت چند ساعت، هندسهٔ ستاره و انفجار آن می‌توانست و در واقع مشاهده می‌شد.”
ستاره‌ای که به‌صورت ابرنواختر منفجر شد، یک ابر‌ستارهٔ سرخ عظیم بود که جرم آن بین ۱۲ تا ۱۵ برابر جرم خورشید ما بود. چنین ستارگانی زمانی می‌میرد که دیگر نتوانند واکنش‌های همجوشی هسته‌ای در هستهٔ خود تولید کنند، که منجر به فروپاشی گرانشی هسته و تشکیل یک ستارهٔ نوترونی می‌شود. لایه‌های اطراف هسته به سمت آن می‌افتند و سپس به بیرون پرتاب می‌شوند، که باعث انفجاری می‌گردد که ستاره را از هم می‌پاشد. این ستاره، که از درون به بیرون پاره می‌شد، به طرز چشمگیری روشن شد، اما چون یک ابر‌ستارهٔ سرخ این‌قدر بزرگ است، با شعاع ۲۵۰ میلیون کیلومتر (۲۱۷ میلیون مایل) یا ۵۰۰ برابر شعاع خورشید، حدود یک روز طول کشید تا این موج شاک از سطح مرئی آن عبور کند.
این همان لحظه‌ای بود که یانگ، بااده و همکارانشان منتظر آن بودند. اگر یک روز پس از آن می‌رسیدند، این لحظه را از دست می‌دادند. مشاهدهٔ لحظهٔ خروج موج شاک برای درک دقیق چگونگی خودپاشی ستاره حیاتی است.
اگرچه خود ابرنواختر به‌صورت واضحی به جز یک نقطه نور قابل تشخیص نبود، قطبی‌سازی آن نور سرنخ‌هایی دربارهٔ هندسهٔ گسترش آن فراهم می‌کرد.
«هندسهٔ انفجار ابرنواختر اطلاعات اساسی دربارهٔ تکامل ستارگان و فرآیندهای فیزیکی که به این آتش‌بازی‌های کیهانی می‌انجامند، فراهم می‌کند»، یانگ اظهار کرد.
با استفاده از طیف‌ساز FORS2 تلسکوپ VLT، تیم از تکنیک مشاهده‌ای به نام اسپکتروپولاریمتری برای اندازه‌گیری آن قطبی‌سازی بهره برد.
«اسپکتروپولاریمتری اطلاعاتی دربارهٔ هندسهٔ انفجار فراهم می‌کند که سایر انواع مشاهدات به دلیل مقیاس‌های زاویه‌ای بسیار کوچک قادر به ارائه آن نیستند»، لِیفَن وَنگ از دانشگاه تگزاس A&M، یکی دیگر از اعضای تیم، گفت.
اندازه‌گیری نشان داد که شکل انفجار گسترش مسطح و صاف، شبیه به یک زیتون یا انگور، بود. نکتهٔ مهم این است که این انفجار به‌صورت متقارن گسترش یافت و حتی هنگام برخورد با حلقه‌ای از مادهٔ اطراف‌ستاره‌ای همچنان به‌طور یکسان ادامه داد.
«این نتایج نشان می‌دهند که مکانیزم فیزیکی مشترکی وجود دارد که انفجار بسیاری از ستارگان عظیم را هدایت می‌کند، که یک تقارن محوری واضح را در مقیاس‌های بزرگ ایجاد می‌نماید»، یانگ گفت.
این نتایج به ستاره‌شناسان این امکان را می‌دهد که برخی مدل‌ها را رد کنند و دیگر مدل‌هایی که توصیف می‌کنند چه عواملی موج شاک را در انفجار ابرنواختر به‌وجود می‌آورد، تقویت نمایند.
به‌ویژه، برخی مدل‌ها فرض می‌کنند که موج شاک می‌تواند با جذب ذرات خاصی به نام نوترینوها در مسیر خروج از هسته به سطح ستاره، انرژی کسب کند. با این حال، جذب نوترینو باید منجر به انفجارهای بسیار نامتقارن شود، که در این مورد مشاهده نمی‌شود. در مواردی که انفجارهای ابرنواختر در مراحل بعدی به‌صورت نامتقارن دیده شده‌اند، تیم یانگ پیشنهاد می‌کند که ممکن است میدان‌های مغناطیسی قدرتمند نه نوترینوها، باعث شکل‌گیری این عدم تقارن شوند.
نتایج به‌دست آمده از SN 2024ggi در تاریخ ۱۲ نوامبر در مجله Science Advances منتشر شد و مقاله در وب‌سایت ESO در دسترس است.