शिखर गाठायला 88 दिवस घेतलेला सुपरनोव्हा

सुपरनोव्हा 1987A ने खगोलशास्त्रज्ञांना शिकवले की हायड्रोजनने समृद्ध असलेला तारा फुटू शकतो आणि मग आपला वेळ घेऊ शकतो: काही दिवसांत भडकण्याऐवजी, तो सुमारे 100 दिवस हळूहळू तेजस्वी होत गेला. तो एका लहान कुटुंबाचा आदर्श नमुना बनला, “87A-सदृश” सुपरनोव्हा — सुमारे 30 ज्ञात आहेत, म्हणजे कोसळणाऱ्या सर्व ताऱ्यांपैकी साधारण 1.4%.

अलीकडच्या वर्षांत, व्यापक आकाश-सर्वेक्षणांना या कुटुंबातील काही टोकाचे सदस्य सापडले आहेत, जे इतरांपेक्षा कितीतरी जास्त तेजस्वी आणि दीर्घकाळ टिकणारे आहेत. नेहमीच्या यंत्रणेने — ज्यात नवजात न्यूट्रॉन ताऱ्यातून आलेले न्यूट्रिनो ताऱ्याला उडवून देतात — त्यांचे स्पष्टीकरण देणे कठीण आहे.

एक संथ महाकाय

11 मे 2023 रोजी कॅलिफोर्नियातील झ्विकी ट्रान्झियंट फॅसिलिटीने 0.1020 रक्तविस्थापन (redshift) असलेल्या, म्हणजे सुमारे 485 मेगापार्सेक, अर्थात 160 कोटी प्रकाशवर्षे दूरच्या एका लहान आकाशगंगेत एक नवा स्रोत टिपला. SN 2023iop असे नाव दिलेल्या या स्रोताचा, इस्रायलमधील वाइझमन इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्सचे स्टीव्ह शुल्झ (Steve Schulze) यांच्या नेतृत्वाखालील एका आंतरराष्ट्रीय पथकाने, अतिनील किरणांपासून रेडिओ लहरींपर्यंतच्या दुर्बिणी वापरून 600 पेक्षा जास्त दिवस पाठपुरावा केला.

• शिखर गाठायला त्याला किमान 88 दिवस लागले — खरी वाढ याहून जास्त काळाची होती, कारण तो पकडला गेला तेव्हा तो आधीच चढत होता.
• शिखरावर त्याने −20.1 ही निरपेक्ष प्रत (absolute magnitude) गाठली: त्याच्या कुटुंबातील आधीच्या विक्रमवीर OGLE-73 पेक्षा सुमारे 0.9 प्रतीने, आणि SN 1987A पेक्षा 3.7 ते 4.0 प्रतींनी अधिक तेजस्वी. या मापनश्रेणीत कमी संख्या म्हणजे अधिक तेज, आणि प्रत्येक प्रत म्हणजे सुमारे 2.5 पटीचा फरक.
• त्याने किमान 4.3 × 10⁵⁰ अर्ग ऊर्जा उत्सर्जित केली, बहुधा 10⁵¹ च्या जवळपास — अर्ग हे ऊर्जेचे अतिशय छोटे एकक आहे, पण तरीही सूर्य काही अब्ज वर्षांत जेवढे प्रारण सोडतो तेवढे हे आहे.
• त्याचे वर्णपट हायड्रोजन-समृद्ध सामान्य सुपरनोव्हासारखे दिसतात — पण ते अत्यंत हळूहळू बदलतात. शिखरानंतर जवळजवळ एक वर्षाने, आवरण पारदर्शक होऊन गाभ्याच्या रेषा दिसू लागतात त्या अवस्थेत SN 2023iop अजून शिरलाच नव्हता — SN 1987A ने ती अवस्था सुमारे 100 दिवसांत गाठली होती.

SN 2023iop (काळा) विरुद्ध SN 1987A, SN 2018hna, OGLE-73 आणि SN 2020faa या टोकाच्या घटना, आणि ZTF सर्वेक्षणातील 87A-सदृश सुपरनोव्हा (राखाडी): त्या सर्वांपेक्षा अधिक तेजस्वी आणि रुंद. — आकृती 18, Schulze et al. (2026), arXiv:2610.27312.

न्यूट्रिनोंसाठी खूपच जास्त ऊर्जा

न्यूट्रिनोंनी चालवलेल्या स्फोटाचे एक ठरलेले अंदाजपत्रक असते: नवजात न्यूट्रॉन तारा सुमारे 3 × 10⁵³ अर्ग सोडतो, सिम्युलेशन्स त्यातील सुमारे 1% गतीत रूपांतरित करतात, आणि एक सामान्य सुपरनोव्हा फक्त सुमारे 10⁴⁹ अर्ग उत्सर्जित करतो. SN 2023iop शी जुळण्यासाठी, ही संपूर्ण साखळी सुमारे 50 पट अधिक कार्यक्षम असावी लागेल — जे अधिक वेगवान उत्सर्जित पदार्थ किंवा भोवतालच्या वायूशी झालेल्या टकरीच्या खुणांच्या रूपात दिसेल. यांपैकी काहीही दिसत नाही.

प्रकाश-वक्र आणखी दोन संकेत देतो. संथ वाढ 12 पेक्षा जास्त सौर-वस्तुमानांचा उत्सर्जित पदार्थ सूचित करते. आणि अनेक सुपरनोव्हांप्रमाणे शिखराला किरणोत्सारी निकेल-56 ने ऊर्जा पुरवली असेल, तर त्याचे सुमारे 2.2 सौर-वस्तुमान लागतील — न्यूट्रिनोंनी चालवलेला स्फोट घडवू शकतो त्यापलीकडे. लेखक यावर भर देतात की ही वरची मर्यादा आहे, जी किरणोत्सार प्रबळ असेल तरच लागू होते.

निकेलचा ठसा

सर्वात बोलका संकेत उशिरा दिसला. शिखरानंतर 326 व्या दिवसापर्यंत, वर्णपटात 7,300 अँगस्ट्रॉमजवळ एक दुसरा उंचवटा वाढला होता, जो 140 व्या दिवसापर्यंत नव्हता. पथक तात्पुरते तो स्थिर निकेल-58 ची रेषा म्हणून ओळखते, ज्याचा अर्थ, वायू 5,000 K वर असेल तर त्याचे सुमारे 0.017 सौर-वस्तुमान — आणि 3,000 K वर असेल तर दहापट जास्त.

हे महत्त्वाचे आहे कारण सामान्य कोसळणारे तारे याच्या सुमारे दहापट कमी तयार करतात. एवढ्या मात्रा फक्त युग्म-अस्थिरता सुपरनोव्हांच्या (pair-instability supernovae) अशा मॉडेल्समध्येच गाठल्या जातात ज्यांचा हेलियम-गाभा शंभराहून अधिक सूर्यांचा असतो. हा मार्ग 65 ते 130 सूर्यांच्या हेलियम-गाभ्यांसाठी उघडतो: गाभ्याला तोलून धरणाऱ्या प्रकाशकणांच्या (फोटॉनांच्या) खर्चाने तिथे इलेक्ट्रॉन आणि पॉझिट्रॉन यांच्या जोड्या तयार होतात; तो दाब हरवल्यावर गाभा आकुंचित होतो, तापतो, आणि संपूर्ण ताऱ्याला उद्ध्वस्त करण्याइतकी संमीलन-क्रिया एकाच वेळी भडकते. तुलनेसाठी घेतलेल्या कोणत्याही सुपरनोव्हामध्ये हा उंचवटा दिसत नाही.

काय जुळते, आणि काय नाही

190 सौर-वस्तुमानांच्या एका लाल महाराक्षसी ताऱ्याच्या (red supergiant) युग्म-अस्थिरता स्फोटाचे एक प्रकाशित मॉडेल वाढ, शिखर आणि वर्णपट यांच्याशी उल्लेखनीयरीत्या जुळते — शिखरानंतर 150 दिवसांपर्यंत. मग ते अपयशी ठरते: कोबाल्ट-56 चा क्षय होतो तसे मॉडेल दर 100 दिवसांनी सुमारे 1 प्रतीने मंदावते, तर SN 2023iop दर 100 दिवसांनी फक्त 0.2 प्रतीने मंदावला, निळ्या प्रकाशात मॉडेलपेक्षा 3.5 प्रतींपर्यंत अधिक तेजस्वी (लाल प्रकाशात 0.7 प्रतींनी) आणि मॉडेलपेक्षा अधिक निळा राहिला.

SN 2023iop (काळे बिंदू) विरुद्ध 190 सौर-वस्तुमानांची दोन युग्म-अस्थिरता मॉडेल्स, तीन रंगांमध्ये: लाल महाराक्षसी मॉडेल (लाल रेषा) शिखरानंतर सुमारे 150 दिवसांपर्यंत माहितीचे अनुसरण करते, मग तिच्या खाली घसरते. — आकृती 13 (वरचे फलक), Schulze et al. (2026), arXiv:2610.27312.

पथकाने पर्यायांची चाचणी घेतली. प्रकाश-प्रतिध्वनी — धुळीने आधीच्या शिखराचा प्रकाश परावर्तित करणे — वर्णपटांच्या सुरळीत उत्क्रांतीमुळे फेटाळली जाते. मध्यवर्ती कृष्णविवरावर किंवा न्यूट्रॉन ताऱ्यावर परत पडणारा पदार्थ एकूण आकार बरोबर देतो, पण रंग नाही. ताऱ्याने मरण्यापूर्वी टाकलेल्या, एका चकतीत लपलेल्या वायूशी झालेली टक्कर ऊर्जेच्या दृष्टीने शक्य आहे, आणि नेहमीच्या अरुंद रेषा न सोडता उशिराचा प्रकाश पुरवू शकते. आणखी दोन संकेत एका असामान्य ताऱ्याकडे निर्देश करतात: 0.8–1.0% ध्रुवीभूत प्रकाश, जो एकांगी स्फोटाचे लक्षण आहे, आणि सुमारे 15 कोटी सौर-वस्तुमानांची एक बटू यजमान-आकाशगंगा, जी बहुधा जड मूलद्रव्यांनी गरीब आहे — एवढा प्रचंड गाभा टिकवून ठेवण्यासाठी ताऱ्याला आवश्यक असलेली अट.

दूरच्या विश्वासाठी इशारा

लेखक असा निष्कर्ष काढतात की युग्म-अस्थिरता स्फोट हीच सर्वाधिक संभाव्य परिस्थिती आहे, आणि उशिराचा अतिरिक्त प्रकाश लपलेल्या आंतरक्रियेमुळे आहे. मर्यादांबाबत ते स्पष्ट आहेत: निकेलची ओळख एकाच वर्णपट-रेषेवर आधारलेली आहे आणि तिला पुष्टीची गरज आहे, आणि SN 2023iop ला “एकापेक्षा जास्त” ऊर्जास्रोतांची “आवश्यकता असल्याचे दिसते”.

ते भविष्यातील सर्वेक्षणांसाठी एक धडाही काढतात. SN 2023iop चे विचित्र उशिराचे वर्तन जास्त अंतरावर अदृश्य झाले असते — 0.3 रक्तविस्थापनापलीकडे रुबिन वेधशाळेच्या एकेका प्रतिमेच्या मर्यादेखाली, 2 ते 6 रक्तविस्थापनापलीकडे जेम्स वेब सर्वेक्षणांच्या मर्यादेखाली. दुरून पाहिले असते, तर त्याला “कोणत्याही आरक्षणाशिवाय” युग्म-अस्थिरतेचा उमेदवार ठरवले गेले असते. त्यामुळे दूरचे उमेदवार प्रत्यक्षात आहेत त्यापेक्षा अधिक स्वच्छ दिसू शकतात. जेम्स वेब अवकाश दुर्बिणीची मंजूर निरीक्षणे SN 2023iop मध्ये ती धूळ आणि अवरक्त रेषा शोधतील ज्या या परिस्थितींमधील फरक सांगू शकतील.