Lehdistötiedote

Tähden räjähdyksen erikoinen muoto paljastui vain päivä sen löytämisen jälkeen

12. marraskuuta 2025

Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope, eli ESO:n VLT-teleskoopin nopeat havainnot ovat paljastaneet tähden räjähdysmäisen kuoleman juuri siinä vaiheessa, kun räjähdys oli läpäisemässä tähden pinnan. Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa paljastaneet räjähdyksen muodon sen varhaisimmassa, ohikiitävässä vaiheessa. Tämän lyhytkestoisen alkuvaiheen havaitseminen ei olisi enää onnistunut päivää myöhemmin. Havainto auttaa vastaamaan useisiin kysymyksiin siitä, miten massiiviset tähdet muuttuvat supernoviksi.

Kun supernovaräjähdys SN 2024ggi havaittiin ensimmäisen kerran yöllä paikallista aikaa 10. huhtikuuta 2024, Yi Yang, apulaisprofessori Pekingin Tsinghuan yliopistossa Kiinassa ja uuden tutkimuksen pääkirjoittaja, oli juuri laskeutunut San Franciscoon pitkän lentomatkan jälkeen. Hän tiesi, että hänen oli toimittava nopeasti. Kaksitoista tuntia myöhemmin hän oli lähettänyt havaintoaikahakemuksen ESO:lle, joka hyvin nopean hyväksymisprosessin jälkeen suuntasi Chilessä VLT-teleskoopin kohti supernovaa 11. huhtikuuta, vain 26 tuntia alkuperäisen havainnon jälkeen.  

SN 2024ggi sijaitsee GC3621 galaksissa Vesikäärmeen-tähdistön suunnalla, ”vain” 22 miljoonan valovuoden päässä, mikä on tähtitieteen mittakaavassa pieni etäisyys. Kansainvälinen tutkimusryhmä tiesi, että suurella teleskoopilla ja oikeilla instrumenteilla varustettuna, heillä olisi harvinainen tilaisuus saada räjähdyksen muoto selville pian tapahtuman jälkeen. ”Ensimmäiset VLT-havainnot saivat kaapattua vaiheen, jonka aikana tähden keskustan läheisyydessä tapahtuneen räjähdyksen kiihdyttämä aine ampaisi tähden pinnan läpi. Muutaman tunnin ajan tähden geometriaa ja räjähdystä pystyttiin havaitsemaan yhdessä”, kertoo Dietrich Baade, ESO-tähtitieteilijä Saksassa ja yksi tänään Science Advances -lehdessä julkaistun tutkimuksen kirjoittajista.

”Supernovaräjähdyksen geometrian avulla saadaan perustietoa tähtien evoluutiosta ja näihin kosmisiin ilotulituksiin johtavista fysikaalisista prosesseista”, Yang kertoo. Massiivisten tähtien, joiden massa on yli kahdeksan kertaa Aurinkoa suurempi, supernovaräjähdysten tarkat mekanismit ovat edelleen avoimia, mikä on yksi perustavanlaatuisista kysymyksistä, joihin tutkijat haluavat vastauksen. Supernovan edeltäjä oli punainen superjättiläinen, eli tähti, jonka massa oli 12–15 kertaa Aurinkoa suurempi. Sen säde oli 500 kertaa Aurinkoa suurempi. Tämä tekee SN 2024ggi:stä klassisen esimerkin massiivisen tähden räjähdyksestä. 

Tiedämme, että elinaikanaan tyypillinen tähti säilyttää pallomaisen muodonsa, koska siinä sisäänpäin puristava painovoima ja tähden ydinreaktioista aiheutuva ulospäin suuntautuva voima ovat tarkasti tasapainossa. Kun polttoainevarasto viimein ehtyy, ydinvoima alkaa pätkiä. Massiivisille tähdille tämä merkitsee supernovan alkua, missä kuolevan tähden ydin romahtaa, ja sen ympärillä olevat ainekerrokset putoavat ytimen päälle ja kimpoavat pois. Tämä kimpoava isku leviää sitten ulospäin hajottaen tähden.  

Kun shokki läpäisee pinnan, se vapauttaa valtavan määrän energiaa. Supernova kirkastuu merkittävästi ja tulee havaittavaksi. Supernovan alkuperäisen muodon 'läpimurtohavainto'  tutkiminen on mahdollista vain lyhyenä aikana, ennen kuin räjähdys alkaa vaikuttamaan kuolevaa tähteä ympäröivän aineen kanssa.  

Tähtitieteilijät ovat nyt ensimmäistä kertaa pystyneet tekemään juuri tämän ESO:n VLT:llä spektropolarimetriaksi kutsutulla tekniikalla. ”Spektropolarimetrian avulla saadaan tietoa räjähdyksen geometriasta, jota muilla havaintomenetelmillä ei pystytä tekemään, koska kohteen kulmaläpimitta on liian pieni”, sanoo Lifan Wang, yksi artikkelin kirjoittajajista ja professori Texas A&M -yliopistossa Yhdysvalloissa. Lifan oli myös ESO:n opiskelija tähtitieteen uransa alussa. Vaikka räjähtävä tähti näkyy yksittäisenä pisteenä, sen valon polarisaatio kantaa mukanaan piilotettuja vihjeitä kohteen geometriasta, jonka tutkimusryhmä on nyt onnistunut selvittämään. [1]  

Eteläisen pallonpuoliskon ainoa tutkimuslaite, joka pystyy mittaamaan supernovan muodon tätä menetelmää käyttäen, on VLT:hen asennettu FORS2-instrumentti. FORS2-tietojen avulla tähtitieteilijät havaitsivat, että alkuperäinen materiapurkaus oli muodoltaan oliivin kaltainen. Räjähdyksen laajentuessa ulospäin ja törmätessä tähden ympärillä olevaan aineeseen, muoto litistyi, mutta purkausmaterian symmetria-akseli pysyi samana. ”Nämä havainnot viittaavat yhteiseen fysikaaliseen mekanismiin, joka on useiden massiivisten tähtien räjähdysten takana. Tämä viittaa hyvin määriteltyyn aksiaaliseen symmetriaan ja ilmenee suuressa mittakaavassa”, Yang sanoo.

Tämän tiedon avulla tähtitieteilijät voivat jo sulkea pois joitakin nykyisistä supernovamalleista, ja parantaa muita malleja antaen tietoa massiivisten tähtien hurjista kuolemista. ”Tämä löytö ei pelkästään muokkaa käsitystämme tähtien räjähdyksistä, vaan osoittaa myös, mitä voidaan saavuttaa tieteen ylittäessä omat rajansa”, sanoo yksi artikkelin kirjoittajista ja ESO-tähtitieteilijä Ferdinando Patat. ”Tämä on hyvä muistutus siitä, että uteliaisuus, yhteistyö ja nopea toiminta voivat laajentaa näkemyksiämme maailmankaikkeutta muokkaavasta fysiikasta.” 

Lisähuomiot

[1] Valohiukkasilla (fotoneilla) on ominaisuus, jota kutsutaan polarisaatioksi. Useimpien tähtien muoto on yleensä pallomainen, jolloin yksittäisten fotonien polarisaatio kumoaa toisensa, ja kohteen polarisaatioaste on nolla. Kun kohteen polarisaatioaste poikkeaa nollasta, tähtitieteilijät voivat hyödyntää tätä mittaustulosta päätelläkseen havaitun valon lähettävän kohteen, kuten tähden tai supernovan, muodon. 

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa, joka julkaistaan Science Advances -lehdessä (doi: 10.1126/sciadv.adx2925). 

Tutkimusryhmässä mukana ovat olleet seuraavat tahot: Y. Yang (Department of Physics, Tsinghua University, Kiina [Tsinghua University]), X. Wen (School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University, Kiina [Beijing Normal University] ja Tsinghua University), L. Wang (Department of Physics and Astronomy, Texas A&M University, Yhdysvallat [Texas A&M University] ja George P. and Cynthia Woods Mitchell Institute for Fundamental Physics & Astronomy Texas A&M University, Yhdysvallat [IFPA Texas A&M University]), D. Baade (European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere, Saksa [ESO]), J. C. Wheeler (University of Texas at Austin, Yhdysvallat), A. V. Filippenko (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, Yhdysvallat [UC Berkeley] ja Hagler Institute for Advanced Study, Texas A&M University, Yhdysvallat), A. Gal-Yam (Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel), J. Maund (Department of Physics, Royal Holloway, University of London, Yhdistynyt kuningaskunta), S. Schulze (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics, Northwestern University, Yhdysvallat), X. Wang (Tsinghua University), C. Ashall (Department of Physics, Virginia Tech, Yhdysvallat ja Institute for Astronomy, University of Hawai’i at Manoa, Yhdysvallat), M. Bulla (Department of Physics and Earth Science, University of Ferrara, Italia ja INFN, Sezione di Ferrara, Italy ja INAF, Osservatorio Astronomico d’Abruzzo, Italia), A. Cikota (Gemini Observatory/NSF NOIRLab, Chile), H. Gao (Beijing Normal University and Institute for Frontier in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University, Kiina), P. Hoeflich (Department of Physics, Florida State University, Yhdysvallat), G. Li (Tsinghua University), D. Mishra (Texas A&M University ja IFPA Texas A&M University), Ferdinando Patat (ESO), K. C. Patra (California and Department of Astronomy & Astrophysics, University of California, Santa Cruz, Yhdysvallat), S. S. Vasylyev (UC Berkeley), S. Yan (Tsinghua University). 

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) tekee maailmankaikkeuden salaisuuksien tutkimisen mahdolliseksi kaikille tutkijoille ympäri maailman. Suunnittelemme, rakennamme ja operoimme huippuluokan maanpäälisiä observatorioita, joita tähtitieteilijät käyttävät jännittävien tutkimusongelmien ratkaisemiseen ja populääritähtitieteen edistämiseen. Me edistämme myös kansainvälistä yhteistyötä tähtitieteen alalla. ESO perustettiin hallitustenväliseksi järjestöksi vuonna 1962 ja nykyään ESO:ssa on mukana 16 jäsenvaltiota (Itävalta, Belgia, Tšekki, Tanska, Ranska, Suomi, Saksa, Irlanti, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Yhdistynyt kuningaskunta) yhdessä Chilen isäntävaltion kanssa ja Australian kanssa strategisena kumppanina. ESO:n pääkonttori ja sen vierailijakeskus ja planetaario, ESO Supernova, sijaitsevat lähellä Müncheniä Saksassa. Chilen Atacaman aavikko on upea paikka, jossa on ainutlaatuiset olosuhteet tähtitaivaan tarkkailuun. Se on kaukoputkiemme sijoituspaikka. ESO:lla on kolme havaintopaikkaa: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalissa ESO operoi Very Large Telescope (VLT) kaukoputkea ja siihen liittyvää Very Large Telescope Interferometria sekä paikalla sijaitsevia taivaankartoitusteleskooppeja: infrapuna-alueella toimivaa VISTAa ja näkyvän valon alueella toimivaa VLT Survey Teleskooppia. Paranalissa ESO isännöi ja operoi myös Cherenkov Telescope Array South havaintolaitetta, joka on maailman suurin ja herkin gamma-alueella havaitseva observatorio. ESO operoi yhdessä kansainvälisten kumppaneiden kanssa ALMA-observatriota Chajnantorilla. ALMA tekee havaintoja millimetri- ja alimillimetrin alueella. Rakennamme parhaillaan Paranalin lähelle Cerro Armazonesille "maailman suurinta taivaalle katsovaa silmää”, ESO:n Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, ELT). Santiagossa, Chilessä sijaitsevista toimipisteistämme tuemme toimintaamme Chilessä, ja olemme yhteydessä chileläisiin yhteistyökumppaneihin ja yhteiskuntaan.

Linkit

• Tutkimusartikkeli
• VLT:n kuvia: http://www.eso.org/public/images/archive/category/paranal/
• Median edustaja: saadaksesi julkaisut ennen niiden virallista julkaisemista tilaa uutiskirje omalla kielelläsi.
• Tutkija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi.
• ESO:n uusi analyysi on varmistanut, että maailman pimein ja selkein taivas on vaarassa teollisuuden megahankkeen vuoksi

Yhteystiedot

Yi Yang
Department of Physics, Tsinghua University,
Beijing, China
Puh.: +86 13581896137
Sähköposti: yi_yang@mail.tsinghua.edu.cn, yiyangtamu@gmail.com

Dietrich Baade
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 6096 295
Sähköposti: dbaade@eso.org

Lifan Wang
Department of Physics & Astronomy, College of Arts & Sciences, Texas A&M University
College Station, Texas, United States
Sähköposti: lifan@tamu.edu

Ferdinando Patat
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6744
Sähköposti: fpatat@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media