Космічний телескоп James Webb дозволив вченим побачити наднову SN 2023aeaf. Вона належить до ІІ типу, топто є результатом гравітаційного колапсу масивної зорі. Її особливістю є те, що вона спалахнула лише через 2 млрд років після Великого Вибуху.
Пошук далеких наднових
Астрономи за допомогою космічного телескопа James Webb виявили одну з найбільш віддалених вибухових зірок, які коли-небудь підтверджували. Наднова, SN 2023aeaf, була знайдена на червоному зміщенні 3,195 — настільки далеко, що її світло подорожує приблизно 11,7 мільярда років. Як повідомляє сайт phys.org, дослідження, опубліковане в The Astrophysical Journal 13 серпня, дає змогу ближче поглянути на те, як масивні зорі вмирають у первісних, бідних на метали умовах молодого Всесвіту.
Масивні зорі, що вибухають у наднових зорях колапсу ядра, можна використовувати як маркери для зірок, що активно формуються, та для фізичних наслідків, які їхні вибухові смерті чинять на навколишні газові хмари. Ці вибухи активно перетворюють середовище та створюють умови для формування нового покоління зірок. Частота їхніх вибухів дає астрономам непряме уявлення про те, наскільки активно зорі формувалися протягом історії Всесвіту.
Але майже все, що астрономи знають про те, як насправді поводяться ці вибухи, походить від близьких, відносно недавніх прикладів. Оскільки ранній Всесвіт мав дуже низький вміст металів, досі залишається важливе питання: чи поводилися ці вибухи інакше у далекому ранньому Всесвіті. Перевірка цього потребує знаходження та вивчення далеких кандидатів у наднові, які надзвичайно тьмяні і тому важко виявляються.
Завдяки своїй винятковій чутливості, космічний телескоп James Webb розширив вибірку цих ультрадальних вибухів завдяки глибоким оглядам, таким як JADES та COSMOS-Web. У цьому дослідженні астрономи повідомляють про одну таку наднову, SN 2023aeaf, знайдену в огляді COSMOS-Web. Спектроскопічний аналіз підтвердив її червоне зміщення z = 3.195, що відповідає часу, коли Всесвіту було лише близько 2 мільярдів років.
Бідна металами молода галактика
У цій роботі Валерія Апарісіо з Інституту астрономії Університету Гаваїв та її колеги аналізують цей вибух, щоб визначити його класифікацію та властивості галактики-господаря.
Використовуючи ретельні порівняння її змін яскравості з часом, які називають кривою світла, та еволюції кольору з імітованими популяціями наднових, команда класифікувала її як наднову типу II. Такий тип вибуху відбувається, коли масивна зірка витрачає своє ядерне паливо, і її залізне ядро колапсує під власною гравітацією. У спектрі помітні лінії водню, адже у момент смерті зірка все ще має свій зовнішній шар, багатий на водень. Команда виявила, що ймовірність такої класифікації становить 97,2%.
Команда також вивчала спектр галактики-господаря наднової. Вони визначили, що це молода карликова галактика, активно формує зірки, з відносно невеликою кількістю важчих елементів. «Низькомасова, бідна металами середа господаря SN 2023aeaf також відповідає очікуванням для вибухів масивних зірок у хімічно молодих галактиках на z ∼ 3», — пише команда у статті.
Масивна гаряча зірка-попередниця
Використовуючи спеціальне програмне забезпечення для моделювання під назвою STELLA, дослідники змоделювали вибух і з’ясували, що на початку наднова була надзвичайно гарячою та синьою. Це найкраще пояснюється тим, що ударна хвиля вдарилася об компактну оболонку газу, яку зірка скинула незадовго до своєї загибелі. Пізніше вона охолола до температури, яка відповідала добре відомій «фазі плато», типовій для цього типу наднових, після того як рання взаємодія згасла.
Дослідники кажуть, що хоча дані обмежені, вони найбільше відповідають зорі-попередниці приблизно в 12 разів масивнішій за Сонце, оточеній близько половиною сонячної маси навколозоряного матеріалу. Через те, що вони мали лише кілька спостережень у різний час, дослідники не могли дуже точно визначити детальні властивості вибухаючої зірки.
Це відкриття додає до невеликої, але зростаючої кількості наднових, знайдених за червоне зміщення 3 і більше. Команда закликає до більшої вибірки подібних об’єктів, щоб правильно описати цю популяцію далеких наднових. Коли вибірка зростатиме, частота таких випадків може допомогти визначити історію зореутворення у Всесвіті.
