SN 2020fqv
© NASA, hubblesite.org
Nedavna promatranja astronoma, vršena s više teleskopa, dala su nove uvide u posljednju faze evolucije masivne zvijezde. Astronomi su svjedočili posljednjim trenutcima prije nego što je zvijezda eksplodirala u supernovi s kolapsom jezgre.

Dosada neviđena supernova

Nevjerojatna i dosada neviđena opažanja obližnje supernove 2020. godine dala su astronomima izvanredno detaljan pogled na eksploziju masivne zvijezde, uključujući slike snimljene neposredno prije i nakon eksplozije. Rezultat promatranja jest dobivanje potpune slike smrti crvene supergigantske zvijezde koja se - usred ostanka bez 'goriva' - urušila pod vlastitom gravitacijom i eksplodira u supernovi s kolapsom jezgre.

Ryan Foley, docent astronomije i astrofizike na Sveučilištu Kalifornija, pojašnjava: "Do sada smo o supernovi mogli pričati samo iz pozicije istražitelja mjesta zločina budući da bismo se uvijek pojavili naknadno te pokušavali, nakon zbivanja, objasniti što se zapravo dogodilo [toj zvijezdi]. Međutim, ova je situacija drugačija, jer smo po prvi puta stvarno svjedočili događaju i zapravo vidjeli svaki trenutak smrti zvijezde u stvarnome vremenu."

Sve oči uprete na 'predstavu'

Foleyev tim obavijestio je javnost o svojim saznanjima 21. listopada radom objavljenim u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Supernova, nazvana SN 2020fqv, dogodila se u dodirnim (sudarajućim) Buttefly galaksijama, koje se nalaze oko 60 milijuna svjetlosnih godina od nas u zviježđu Djevica. Otkrio ju je u travnju 2020. godine Zwicky Transient Facility u zvjezdarnici Palomar u San Diegu u Kaliforniji. Astronomi su shvatili da je supernovu istodobno promatrao i Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), NASA-in satelit primarno dizajniran za otkrivanje egzoplaneta. Ubrzo su na supernovu usmjerili i svemirski teleskop Hubble, kao i cijeli niz zemaljskih teleskopa, uključujući Lick Observatory te Keck i Gemini opservatorije na Havajima.

Kombinacijom svih navedenih izvora astronomi su dobili holistički pogled na zvijezdu u najranijoj fazi uništenja. Hubble je ispitao materijal vrlo blizu zvijezde, poznat kao cirkumstelerni materijal, samo nekoliko sati nakon eksplozije. Ovaj je materijal otpuhnut sa zvijezde u posljednjoj godini života. Ova opažanja omogućila su astronomima da shvate što se događalo sa zvijezdom neposredno prije nego što je umrla.

"Rijetko imamo priliku detaljnije ispitati ovaj cirkumstelerni materijal budući da je vidljiv samo vrlo kratko vrijeme, a obično počnemo promatrati supernovu tek nekoliko dana nakon eksplozije", objasnio je Samaporn Tinyanont, poslijedoktorski istraživač na Sveučilištu Kalifornija, jedan od autora rada. "S druge strane, za ovu supernovu uspjeli smo napraviti ultra-brza promatranja s Hubbleom, dajući neviđenu pokrivenost regije tik uz zvijezdu koja je eksplodirala."

TESS je davao slike zbivanja svakih 30 minuta, počevši nekoliko dana prije eksplozije te nastavljajući slati podatke sve do nekoliko tjedana nakon nje. Tim je također pogledao Hubbleova opažanja zvijezde iz 1990-ih godina, a sam Hubble ponovno je 'fokusirao oči' na zvijezdu svega nekoliko sati nakon što su astronomi prvi put otkrili eksploziju. Proučavajući okolni materijal s Hubbleom, znanstvenici su stekli razumijevanje onoga što se događalo oko zvijezde u prethodnom desetljeću. Kombinirajući sve ove informacije, tim je uspio dobiti pogled na posljednjih nekoliko desetljeća života zvijezde.

Foley je nadalje pojasnio kako "sada imamo cijelu priču o tome što se događalo zvijezdi u godinama prije nego što je umrla, kroz vrijeme smrti, a zatim i nakon toga. Ovo je stvarno najdetaljniji prikaz zvijezde u posljednjim trenutcima i u samom trenutku eksplozije koji imamo."

Je li ova supernova 'kamen iz Rosette' astronomije?

Tinyanont i Foley su SN 2020fqv nazvali "Rosetta kamenom supernova". Drevni kamen Rosetta, koji sadrži isti tekst ispisan u tri različita pisma, pomogao je stručnjacima da dešifriraju egipatske hijeroglife, a spomenuta supernova mogla bi imati isti značaj za razumijevanje smrti zvijezda. Naime, kao što je već spomenuto, u promatranju ove supernove tim je koristio cijeli niz metoda koje su ponudile cijeli spektar informacija - od mase zvijezde, preko višedesetljetnog uvida u život, do samih podataka o trenutku smrti. Svi podatci ukazuju na to da je bilo riječ o zvijezdi koja je oko 14 do 15 puta veće mase od našega Sunca, a precizno određivanje mase bilo je neophodno za razumijevanje njenog života i smrti.

Konzistentnost podataka važna je i za daljnja istraživanja

"Ovo je prvi put da smo uspjeli provjeriti masu zvijezde koja je doživjela supernovu s čak tri različite metode koje su - što je možda i najvažnije - konzistentne", rekao je Tinyanont. "Sada možemo ići u daljnja istraživanja koristeći te različite metode i kombinirajući ih, jer postoji puno drugih supernova u kojima imamo mase iz jedne metode, ali ne i druge."

Nalazi također pokazuju da je zvijezda imala kompliciranu povijest gubitka mase nekoliko godina prije kolapsa jezgre. U godinama prije nego što zvijezde eksplodiraju uobičajeno je da postanu aktivnije. Neki astronomi ukazuju na crvenog supergiganta Betelgeuse - koji je nedavno izbacivao značajne količine materijala - te se pitaju hoće li i ova zvijezda uskoro postati supernova. Iako Foley sumnja da će Betelgeuse uskoro eksplodirati ipak drži da bismo takva zvjezdana 'izbacivanja' trebali shvaćati ozbiljno.

Foley nastavlja razmišljanje zaključkom da bi "ovo mogao biti sustav upozorenja. Dakle, ako vidite da se zvijezda počinje malo 'tresti' - tj. neobično ponašati - možda bismo joj trebali posvetiti više pažnje i zaista pokušati shvatiti što se događa prije nego što eksplodira. Kako nalazimo sve više supernova iz kojih uspijevamo izvući izvrsne znanstvene podatke, moći ćemo vremenom i bolje razumjeti što se događa u posljednjih nekoliko godina života zvijezde."

Nevjerojatno opažanje umalo ugrozio COVID?

Foley je primijetio da su ova jedinstvena opažanja supernove ostvarena tijekom zatvaranja uzrokovanog virusom COVID-19 u proljeće 2020. godine te da su zahtijevala izvanredne napore i koordinaciju velikog broja ljudi, koji su uglavnom radili od kuće. Mnoge zvjezdarnice bile su zatvorene, ali su - na sreću - bile brzo ponovno otvorene što je bilo ključno da tim dobije toliko detaljne podatke.

"Bilo je fantastično kako su ljudi zajedno radili kako bismo ovo postigli", rekao je Foley. "Bilo je uključeno mnogo ljudi, što je logistički bilo komplicirano, ali na kraju smo dobili nevjerojatne podatke."

Izvori:

Tim Stephens i Ann Jenkins (21. listopada 2021.), Astronomers witnessed the spectacular death of a star as it happened, news.ucsc.edu (pristup 23. listopada 2021.)

Anonymus (21. listopada 2021.), Hubble gives unprecedented, early view of a doomed star's destruction, hubblesite.org (pristup 23. listopada 2021.)

Samaporn Tinyanont et al., "Progenitor and Close-In Circumstellar Medium of Type II Supernova 2020fqv from High-Cadence Photometry and Ultra-Rapid UV Spectroscopy," Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (preprint verzija, objavljena 22. listopada 2021).