Webb uchwycił prawdopodobną supernową w kilka dni po wybuchu. Jej światło szło do nas ponad 12 miliardów lat

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zarejestrował nagły rozbłysk w galaktyce odległej o miliardy lat świetlnych. Astronomowie sądzą, że to supernowa, czyli wybuch masywnej gwiazdy, widziana zaledwie kilka dni po eksplozji, w epoce, z której znamy tylko jedną potwierdzoną supernową. Wyniki są na razie wstępne i nie przeszły jeszcze recenzji. Pokazują jednak, że takie zdarzenia da się wyłapywać bez pomocy kosmicznej lupy.

NIRCam F115W+F200W+F356W w sztucznym kolorze wokół AT 2026abck. Biały krzyż oznacza położenie AT 2026abck, a biały okrąg przedstawia promień 3 cali wokół niego. Oznaczono przesunięcia ku czerwieni pobliskich jasnych galaktyk. Źródło: Ming-Yang Zhuang i in

Trudne polowanie na wczesne supernowe

Supernowa to gwałtowny kres życia gwiazdy. Gwiazdy cięższe niż ok. 8 mas Słońca kończą żywot zapadnięciem jądra, po którym zewnętrzne warstwy zostają odrzucone w potężnym wybuchu. W młodym Wszechświecie dostrzec taką eksplozję jest bardzo trudno. Ekspansja przestrzeni rozciąga jej ultrafioletowe światło i przesuwa je w stronę podczerwieni. Astronomowie opisują to przesunięciem ku czerwieni, oznaczanym literą z. Do tego dochodzi ogromna odległość.

Zdaniem autorów badania przy z > 5, czyli gdy Wszechświat miał mniej niż 1,2 mld lat, jedyną supernową potwierdzoną widmem była dotąd SN Eos. Zobaczyliśmy ją dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu: gromada galaktyk, działając jak naturalna lupa, wzmocniła jej blask około 26–30 razy.

Tym razem lupy nie było. W ramach programu NEXUS Webb co ok. dwa miesiące fotografuje kamerą bliskiej podczerwieni NIRCam to samo pole nieba w pobliżu północnego bieguna ekliptyki. Porównanie kolejnych klatek pozwala wychwycić obiekty, które pojawiły się lub rozjaśniły.

Źródło, którego w maju jeszcze nie było

Na zdjęciu z 28 maja 2026 r. w tym miejscu nie widać nic. Obrazy z 7 sierpnia ukazały punkt o jasności ok. 27,4 wielkości gwiazdowej, w galaktyce oznaczonej ID101411 (z = 5,017). Na Ziemi minęły między obserwacjami 71 dni, ale w układzie samego źródła zaledwie ok. 12. Ekspansja Wszechświata rozciąga czas mniej więcej sześciokrotnie, więc cała eksplozja rozgrywa się dla nas jak w zwolnionym tempie.

Obiekt, nazwany AT 2026abck, ma temperaturę ok. 17 tys. kelwinów. Jego rozżarzona fotosfera sięga ok. 46 jednostek astronomicznych, co jest porównywalne z największym oddaleniem Plutona od Słońca. Jasność obiektu odpowiada ok. 8 mld Słońc, czyli jest zbliżona do jasności całej Galaktyki. Według szacunków zespołu obserwacja nastąpiła ok. 4–10 dni (liczonych w układzie źródła) po wybuchu.

Za supernową powstałą w wyniku zapadnięcia jądra masywnej gwiazdy przemawia położenie. Źródło leży między dwoma składnikami galaktyki, ok. 3600 lat świetlnych od jaśniejszego z nich, a nie w jej jądrze. Tam spodziewalibyśmy się raczej rozbłysku aktywnego jądra galaktyki albo rozerwania gwiazdy przez czarną dziurę. Przeciw wybuchowi termojądrowemu białego karła (SN typ Ia) przemawiają zbyt niebieska barwa obiektu i zbyt duża jasność.

Zagadka: za gorąca i za jasna

Jest jednak haczyk. AT 2026abck jest gorętszy i jaśniejszy niż typowe supernowe typu II (te, w których gwiazda zachowała wodorową otoczkę) w podobnej fazie. Autorzy wskazują dwa prawdopodobne wyjaśnienia. Pierwsze to chłodnięcie rozległej otoczki gwiazdy po przejściu fali uderzeniowej. Drugie to zderzenie wyrzuconej materii z gęstym gazem, który gwiazda odrzuciła tuż przed śmiercią. Nie wykluczają też superjasnej supernowej, choć galaktyka jest masywniejsza niż zwykłe gospodarze takich zjawisk.

Sama ID101411 ma ok. 6 mld mas Słońca i tworzy gwiazdy ponad dziesięć razy szybciej niż nasza Galaktyka. Jej gwiazdy zawierają ok. trzykrotnie mniej pierwiastków cięższych od helu niż Słońce, co dobrze pasuje do młodych galaktyk.

Dlaczego to ważne i co dalej

Supernowe z początków Wszechświata pozwalają badać śmierć masywnych gwiazd w warunkach innych niż dziś: w młodych, burzliwych galaktykach ubogich w pierwiastki ciężkie. Według autorów to pierwsze solidnie wykryte tak odległe zdarzenie tego typu w polu bez soczewkowania. Pokazuje ono, że regularne przeglądy Webba mogą łapać supernowe jeszcze w fazie ultrafioletowego blasku.

Na razie dysponujemy jednak zdjęciami w kilku filtrach, bez widma, więc klasyfikacja jest wstępna. Dalsze obserwacje to rozstrzygną. Zwykła supernowa typu II szybko osłabnie w ultrafiolecie, a w podczerwieni utrzyma w miarę stały blask (tzw. plateau) przez ok. 100 dni w układzie źródła, czyli ok. 600 dni z naszej perspektywy. Superjasna supernowa rozjaśniałaby się dalej. Ostateczny werdykt da spektroskopia spektrografem NIRSpec. Program NEXUS będzie obserwować to pole do 2028 r., więc takich odkryć może przybyć.

Źródła

Główne: