|
Обнаружили сверхновую на рассвете Вселенной
|
|
|
|
Сверхновые не являются одной из главных научных тем JWST, но телескоп perceptive полон сюрпризов. Недавно он точно определил единственную звезду в галактике, возраст которой составлял всего около 730 миллионов лет. Это была не просто случайная звезда; это была сверхновая, ответственная за гамма-всплеск (GRB), обнаруженный в марте 2025 года. Это потрясающее достижение превосходит предыдущую самую удаленную сверхновую звезду, обнаруженную телескопом JWST всего через 1,8 миллиарда лет после Большого взрыва.
|
|
|
|
Гамма-всплеск назван GRB 250314A, и в паре недавних статей в журнале Astronomy and Astrophysics Letters описываются его свойства и то, как он наблюдался. Одна из них называется "JWST обнаружил сверхновую после гамма-всплеска при z=7,3, и ее ведущим автором является Эндрю Леван из Университета Радбуда в Немегене, Нидерланды. Вторая статья называется "SVOM GRB 250314A при z=7,3: Взрывающаяся звезда в эпоху повторной ионизации", и ее ведущим автором является Бертран Кордье из CEA Paris-Saclay.
|
|
Что делает это открытие уникальным
|
|
|
|
"Только Уэбб смог напрямую показать, что этот свет исходит от сверхновой — коллапсирующей массивной звезды", - сказал ведущий автор Леван в пресс-релизе. "Это наблюдение также демонстрирует, что мы можем использовать Уэбб для поиска отдельных звезд, когда возраст Вселенной составлял всего 5% от ее нынешнего возраста".
|
|
|
|
Обнаружение сверхновой звезды эпохи реионизации - немалый подвиг, поскольку возраст Вселенной составлял лишь малую толику ее нынешнего возраста. Тот факт, что эта звезда вызвала Длительный гамма-всплеск (LGRB), делает открытие еще более важным, поскольку оно позволяет астрофизикам сравнить звезды тогда и сейчас.
|
|
|
|
|
|
|
"Считается, что большинство длительных гамма-всплесков (GRB) возникают в результате коллапса массивных звезд, что делает их мощными индикаторами звездообразования на протяжении всего космического времени", - пишут Леван и его соавторы. "Доказательством такого происхождения является наличие сверхновых звезд (SNe) после гамма-всплеска, свойства которых, в свою очередь, связаны с свойствами коллапсирующей звезды. В принципе, благодаря гамма-всплескам мы можем изучать свойства отдельных звезд в отдаленной Вселенной".
|
|
|
|
Кордье и его соавторы также заинтригованы этой возможностью. "Длинные гамма-всплески (LGRB) долгое время считались мощными инструментами для изучения ранней Вселенной", - пишут они. "Их прямая связь с отдельными звездами делает их ключевыми индикаторами звездообразования, в том числе в тех случаях, когда галактики-хозяева слишком слабы, чтобы их можно было наблюдать непосредственно через линии излучения даже с помощью таких чувствительных приборов, как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST)".
|
|
Наблюдение за древней сверхновой
|
|
|
|
Большинство сверхновых, которые наблюдают астрономы, появились не так давно. Обычно их свечение увеличивается в течение нескольких недель, прежде чем начать тускнеть. Но эта звезда была другой. Поскольку она такая древняя, ее свет растягивается из-за расширения Вселенной, и она стала ярче за несколько месяцев. Астрономы знают об этом, и они подождали примерно 3,5 месяца после окончания гамма-всплеска, чтобы начать поиск сверхновой с помощью JWST. Именно тогда предполагалось, что SN, ответственная за вспышку, будет самой яркой и ее будет легче всего наблюдать.
|
|
|
|
"Уэбб обеспечил быстрое и тщательное наблюдение, в котором мы нуждались", - сказал Бенджамин Шнайдер, соавтор статьи Левана и научный сотрудник астрофизической лаборатории Марселя во Франции.
|
|
|
|
В целом, SNe-прародители гамма-всплесков представляют собой довольно однородную группу. Но их галактики-хозяева - нет, и когда объекты настолько далеки и древни, это затрудняет их понимание. Тот факт, что таких древних обнаружений так мало, добавляет сложности и волнения. "За последние 50 лет было зарегистрировано всего несколько гамма-всплесков, которые относились к первому миллиарду лет существования Вселенной", - сказал Леван. "Это особенное событие очень редкое и очень волнующее".
|
|
Как происходило открытие
|
|
|
|
Гамма-всплески были впервые обнаружены с помощью космического многодиапазонного прибора наблюдения за астрономическими переменными объектами SVOM. SVOM - это небольшой космический телескоп, разработанный совместно Китаем и Францией. Он изучает взрывающиеся звезды, регистрируя гамма-всплески и наблюдая рентгеновские лучи и видимый свет. Впервые гамма-всплеск был обнаружен SVOM 14 марта 2025 года. Затем обсерватория NASA Neil Gehrels Swift обнаружила источник рентгеновского излучения. Наблюдения с помощью других телескопов, включая Северный оптический телескоп на Канарских островах и VLT в Чили, позволили собрать больше данных. Несколько недель спустя JWST обнаружил единственную звезду, стоящую за всем этим.
|
|
|
|
Поскольку они за несколько месяцев до этого знали, что будут использовать JWST для поиска предшественника SN, исследователи потратили время на моделирование и прогнозирование кривых блеска, которые они надеялись обнаружить. "Фотометрические данные полностью соответствуют предсказаниям, сделанным до начала наблюдений, и подтверждают обнаружение света SN при z=7,3", - пишут Леван и его соавторы.
|
|
|
|
Сравнивая древние и современные сверхновые
|
|
|
|
Несмотря на то, что Вселенная сильно изменилась со времен этого гамма-всплеска, JWST показал, что породившая его сверхновая поразительно похожа на современную сверхновую. В эпоху реионизации (EOR) звезды были более массивными и жили короче. У них также была более низкая металличность, поскольку поколения звезд еще не жили и не умирали, распространяя свои тяжелые элементы в межзвездной среде. Газ между галактиками также был непрозрачным во время EOR, и свет высокой энергии не мог проникнуть сквозь него.
|
|
|
|
"Мы подошли к этому с открытым сердцем", - сказал Ниал Танвир, соавтор и профессор Лестерского университета в Соединенном Королевстве. "И, о чудо, Уэбб показал, что эта сверхновая выглядит в точности как современные сверхновые". Но астрофизикам потребуется более глубокий и детальный анализ, прежде чем станут очевидны какие-либо небольшие различия.
|
|
|
|
Что касается галактики, в которой находится SN, то она, по-видимому, похожа на свои современницы. Однако галактика представляет собой не более чем пятно красного света, занимающее несколько пикселей, так что различия могут стать очевидными и при получении большего количества данных.
|
|
Будущие исследования и нерешенные вопросы
|
|
|
|
Благодаря этому успеху Леван и его коллеги-исследователи получили больше времени для наблюдений за древними сверхновыми и гамма-всплесками в ранней Вселенной. Цель состоит в том, чтобы зафиксировать теплое послесвечение гамма-всплесков и использовать его, чтобы узнать больше о древних галактиках. "Это свечение поможет Уэббу увидеть больше и даст нам "отпечаток пальца" галактики", - сказал Леван.
|
|
|
|
Существуют некоторые неясности, которые могут быть устранены с помощью дополнительных наблюдений. В своей статье Леван и его коллеги отмечают, что существует некоторая неопределенность в отношении того, сколько света, который они регистрируют, исходит от Солнечной системы, а сколько - от галактики. "Галактика-хозяин - самый сложный элемент для сдерживания", - объясняют они в своем исследовании.
|
|
|
|
Все сводится к изменчивости.
|
|
|
|
"Хотя наблюдения соответствуют ожиданиям канонической модели, в настоящее время они не демонстрируют изменчивость источника, и, таким образом, уместно рассмотреть, могут ли они быть описаны альтернативными решениями", - пишут они. "Возможно, более насущной проблемой в этом контексте является то, может ли свет полностью подавляться галактикой-хозяином с меньшим (или даже нулевым) вкладом основного SNe".
|
|
|
|
Однако соответствие между ожидаемыми выбросами от SN и тем, что они наблюдали, в значительной степени снимает любые опасения. "В случае GRB 250314A, соответствие данных ожиданиям модели до начала наблюдений является замечательным", - пишут Леван и его соавторы в своем заключении. "В конечном счете, вклад основного объекта может быть точно определен с помощью второго периода наблюдений".
|
|
|
|
В статье Кордье авторы указывают на то, как специальная миссия могла бы помочь углубить наше понимание древних гамма-всплесков, сверхновых и галактик. "Мы подчеркиваем, что в будущем миссия GRB, способная автономно локализовать и провести спектроскопию гамма-всплесков с высоким красным смещением, изменит правила игры", - пишут они в своем заключении.
|
|
|
|
Источник
|
