«Джеймс Уэбб» зафиксировал звездный взрыв из времени, когда Вселенная была в семь раз моложе, чем сейчас.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) заглянул почти на 12 миллиардов лет назад и обнаружил уникальный астрономический объект — сверхновую SN 2023aeaf. Она вспыхнула, когда Вселенной было около 2 миллиардов лет, а ее свет добирался до Земли примерно 11,7 миллиардов лет. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
Космическая новость с очень долгой «доставкой»
SN 2023aeaf была выявлена в процессе обзора COSMOS-Web. Спектроскопические наблюдения позволили установить ее красное смещение — z = 3,195. Это свидетельствует о том, что астрономы фиксируют не текущее состояние объекта, а свет, который начал свое путешествие к нам примерно 11,7 миллиардов лет назад.
Для исследователей подобные находки имеют особую ценность: большая часть данных о поведении сверхновых получена от относительно близких и молодых объектов. В ранней Вселенной тяжелых элементов было значительно меньше, что ставит вопрос о том, отличалась ли гибель массивных звезд от привычных нам сценариев.
Астрономы проанализировали изменение яркости SN 2023aeaf со временем — так называемую кривую блеска, — а также ее цвет. Сравнение данных с моделями сверхновых дало возможность с вероятностью 97,2% отнести объект к сверхновым типа II.
Такие взрывы происходят, когда массивная звезда исчерпывает запасы ядерного топлива: ее железное ядро перестает противостоять своей гравитации и коллапсирует. При этом внешняя оболочка, богатая водородом, остается в разлетающемся во все стороны остатке сверхновой, что и оставляет характерные водородные линии в спектре.
Звезда была горячей — и, похоже, не успела «убраться» перед своей гибелью
Исследователи также проанализировали галактику, в которой находилась сверхновая. Это небольшая, молодая галактика с активным звездообразованием и низким содержанием тяжелых элементов. Такая химическая среда соответствует условиям ранней Вселенной.
Особенно интересным оказался начальный этап взрыва. Моделирование с помощью программы STELLA показало, что SN 2023aeaf изначально была необычайно горячей, и ее оптический свет смещался в синюю часть спектра. Наиболее вероятное объяснение — ударная волна от взрыва столкнулась с компактной оболочкой газа, выброшенной звездой незадолго до ее гибели. Затем объект остыл и перешел в характерную для сверхновых типа II длительную фазу плато.
По расчетам ученых, звезда-прародительница могла иметь массу около 12 солнечных, а окружающее околозвездное вещество составляло примерно 0,5 солнечной массы. Однако данных пока недостаточно: у исследователей есть всего несколько сеансов наблюдений, поэтому восстановить судьбу звезды во всех деталях пока невозможно.
Для науки эта вспышка важна не только сама по себе. Чем больше таких сверхновых удастся обнаружить на красных смещениях выше 3, тем более точно астрономы смогут оценить, насколько активно рождались и умирали звезды в различные эпохи истории Вселенной.