Για πρώτη φορά αστρονόμοι ήταν σε θέση να καταγράψουν εικόνες σε πραγματικό χρόνο από το δραματικό τέλος ενός κόκκινου (υπερ)γίγαντα, παρακολουθώντας την ταχεία καταστροφή και τον «θάνατό» του, πριν καταρρεύσει σε ένα σουπερνόβα Τύπου ΙΙ.
Χρησιμοποιώντας δύο τηλεσκόπια στη Χαβάη (Pan- STARRS και W.M. Keck Observatory) η ομάδα ερευνητών του Young Supernova Experiment παρατηρούσε τον κόκκινο γίγαντα κατά τις τελευταίες του 130 ημέρες πριν τη έκρηξή του.
«Είναι μεγάλο επίτευγμα στην κατανόησή μας ως προς το τι κάνουν τα γιγαντιαία άστρα τις στιγμές πριν πεθάνουν» είπε ο Γουΐν Τζάκομπσον Γκαλάν, ερευνητής του UC Berkeley και lead author της έρευνας. «Ο απευθείας εντοπισμός δραστηριότητας προ σουπερνόβα σε έναν κόκκινο υπερ-γίγαντα δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ σε ένα συνηθισμένο σουπερνόβα Τύπου ΙΙ. Για πρώτη φορά παρακολουθήσαμε έναν άστρο- κόκκινο υπεργίγαντα να εκρήγνυται!» είπε σχετικά, όπως αναφέρεται σε σχετική ανακοίνωση του W.M. Keck Observatory.
H ανακάλυψη αυτή δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal. Το Pan-STARRS είχε πρωτοεντοπίσει το «καταδικασμένο» άστρο το καλοκαίρι του 2020, χάρη στις μεγάλες ποσότητες φωτός που εξέπεμπε ο κόκκινος γίγαντας. Μερικούς μήνες αργότερα, το φθινόπωρο του 2020, ένα σουπερνόβα φώτισε τον ουρανό. Οι ερευνητές κατέγραψαν γρήγορα την ισχυρή λάμψη και απέκτησαν έτσι το πρώτο φάσμα της έκρηξης, που ονομάστηκε supernova 2020tlf, ή SN 2020tlf. Τα δεδομένα έδειξαν απευθείας στοιχεία πυκνού υλικού γύρω από το άστρο τη στιγμή της έκρηξης, πιθανότατα το ίδιο αέριο που είχε καταγραφεί από το Pan-STARRS να εκτινάσσεται από το άστρο νωρίτερα το καλοκαίρι.
«Το Keck ήταν ουσιώδους σημασίας ως προς την παροχή απευθείας στοιχείων για τη μετάβαση ενός γιγαντιαίου άστρου σε έκρηξη σουπερνόβα» είπε η Ραφαέλα Μαργκούτι, αναπληρώτρια καθηγήτρια Αστρονομίας στο UC Berkeley. «Είναι σαν να παρακολουθείς μια ωρολογιακή βόμβα. Δεν είχαμε ποτέ επιβεβαιώσει τόσο βίαιη δραστηριότητα σε ένα άστρο- κόκκινο υπερ-γίγαντα που πέθαινε όπου να το βλέπουμε να παράγει μια τόσο λαμπερή εκπομπή και μετά να καταρρέει και να αναφλέγεται, μέχρι τώρα».
Η ομάδα συνέχισε να παρακολουθεί το SN 2020tlf μετά την έκρηξη. Με βάση δεδομένα από όργανα του Keck, διαπιστώθηκε πως το άστρο, που ήταν στον γαλαξία NGC 5731, σε απόσταση περίπου 120 εκατομμυρίων ετών φωτός, ήταν 10 φορές μεγαλύτερο από τον Ήλιο.
Η ανακάλυψη αυτή θέτει σε αμφισβήτηση προηγούμενες αντιλήψεις ως προς το πώς εξελίσσονται αυτά τα άστρα πριν εκραγούν. Μέχρι πρότινος, όλοι οι κόκκινοι υπερ-γίγαντες που είχαν παρατηρηθεί πριν την έκρηξη ήταν σχετικά ήρεμοι, χωρίς να δείχνουν στοιχεία βίαιων εκρήξεων ή μεγάλων εκπομπών φωτός. Ωστόσο από αυτή την περίπτωση προκύπτει πως τουλάχιστον κάποια εξ αυτών πρέπει να περνούν σημαντικές αλλαγές στις εσωτερικές τους δομές που μετά οδηγούν στην βίαιη εκτόξευση αερίου στιγμές πριν την κατάρρευσή τους.
Οι κόκκινοι υπερ-γίγαντες είναι τα μεγαλύτερα άστρα στο σύμπαν από πλευράς όγκου- εκατοντάδες ή και πάνω από χίλιες φορές μεγαλύτερα από τον Ήλιο. Ωστόσο δεν είναι ούτε τα φωτεινότερα άστρα που υπάρχουν, ούτε αυτά με τη μεγαλύτερη μάζα.
Όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα του Live Science, όπως και ο Ήλιος, παράγουν ενέργεια μέσω της πυρηνικής σύντηξης στοιχείων, ωστόσο λόγω του μεγέθους τους μπορούν να μεταχειριστούν πολύ βαρύτερα υλικά από το υδρογόνο και το ήλιο που καίει ο Ήλιος μας. Καθώς οι υπερ-γίγαντες καίνε όλο και πιο βαριά στοιχεία, οι πυρήνες τους γίνονται θερμότεροι και με μεγαλύτερη πίεση. Εν τέλει, όταν αρχίζουν τη σύντηξη σιδήρου και νικελίου, ξεμένουν από ενέργεια, οι πυρήνες τους καταρρέουν και μετά εκτοξεύουν τις εξώτερες ατμόσφαιρές τους στο Διάστημα, σε μια βίαιη έκρηξη σουπερνόβα Τύπου ΙΙ.