В апреле 2024 года с помощью системы телескопов ATLAS в спиральной галактике NGC 3621, расположенной на расстоянии примерно 23,6 миллионов световых лет от Земли, обнаружили сверхновую 2024 ggi. Ее прародителем, как впоследствии выяснили астрономы, был красный сверхгигант — типичный предшественник сверхновых типа II, который в последние годы жизни активно выбрасывал вещество в околозвездную среду.
Узнав об открытии, астроном И Ян (Yi Yang) из университета Цинхуа (Китай), подал срочную заявку на наблюдения в Европейскую южную обсерваторию (ESO), где расположен Очень большой телескоп (VLT) — комплекс из четырех 8,2-метровых зеркал и четырех вспомогательных оптических телескопов. Такая оперативность позволила наблюдать за взрывом необычайно рано — всего через 1,1 суток (26 часов) после вспышки — и практически напрямую определить форму ударной волны в момент ее прорыва из звезды.
Применив метод спектрополяриметрии, позволяющий измерить поляризацию света на разных длинах волн, авторы новой научной работы, опубликованной в журнале Science Advances, установили, что вспышка была не сферической, а вытянутой: в первые сутки после взрыва ударная волна вырывалась наружу быстрее в определенном направлении. Это означает, что механизм коллапса ядра массивной звезды сам по себе ассиметричен.
Смещение поляризации по замкнутой траектории в последующие дни указало на сложное взаимодействие ударной волны с окружающим звезду плотным и неравномерно распределенным веществом. Последнее, как предположили авторы статьи, временно «перекраивало» видимую геометрию взрыва. Через 10 дней, когда выброшенная водородная оболочка прорвалась наружу, вытесняя окружающий газ, поляризация вновь указала на ось, зафиксированную после вспышки. То есть «ориентировка» взрыва, судя по всему, возникла в центре звезды и сохранялась на протяжении первичного «разлета» выбросов.
Хотя через 80 дней форма вспышки перешла от вытянутой к более плоской, «предпочтительное» направление ударной волны сохранилось, подтверждая, что наблюдаемая асимметрия — фундаментальная часть процесса. Ранее похожую картину наблюдали у сверхновой 2023 ixf, однако там поляризация была выше, а асимметрия — более выраженной.
Анализ «танца» поляризованного света также указал на сложный жизненный путь звезды-прародителя — красный гигант мог делить массу с невидимым компаньоном, формируя диск в плоскости их орбиты и направляя взрыв перпендикулярно ему.
«Геометрия прорыва ударной волны отражает саму асимметрию взрыва. Вероятно, существует общий физический механизм, который проявляет четкую осевую симметрию на больших масштабах», — отметили исследователи.
Поскольку в классических моделях вспышки сверхновых имели сферическую форму, результаты новой научной работы могут изменить устоявшиеся представления о происхождении взрывов. Поймать больше сверхновых, подобных 2024 ggi и понять, действительно ли все массивные светила асимметричны перед смертью, астрономы надеются с помощью таких телескопов нового поколения, как Чрезвычайно большой телескоп (ELT) и Тридцатиметровый телескоп (TMT).