Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) заглянул почти на 12 млрд лет в прошлое и зафиксировал редкий для астрономов объект — сверхновую SN 2023aeaf. Она вспыхнула, когда Вселенной было около 2 млрд лет, а ее свет добирался до Земли примерно 11,7 млрд лет. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
Космическая новость с очень долгой «доставкой»
SN 2023aeaf обнаружили в рамках обзора COSMOS-Web. Спектроскопические наблюдения позволили определить ее красное смещение — z = 3,195. Это означает, что астрономы наблюдают не то, что происходит с объектом сейчас, а свет, отправившийся в путешествие к нам примерно 11,7 млрд лет назад.
Для исследователей такие находки особенно ценны: большинство данных о поведении сверхновых получено по относительно близким и молодым объектам. А в ранней Вселенной тяжелых элементов было значительно меньше, поэтому оставался вопрос, 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. Сопоставление данных с моделями сверхновых позволило с вероятностью 97,2% отнести объект к сверхновым типа II.
Такие взрывы происходят, когда массивная звезда исчерпывает ядерное топливо: ее железное ядро перестает противостоять собственной гравитации и коллапсирует. При этом внешняя оболочка, богатая водородом, сохраняется в разлетающемся во все стороны остатке сверхновой, что и оставляет характерные водородные линии в спектре.
Звезда была горячей — и, похоже, не успела «прибраться» перед смертью
Исследователи также изучили 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 первый этап взрыва. Моделирование с помощью программы STELLA показало, что SN 2023aeaf сначала была необычно горячей и ее оптический свет тяготел к синей части спектра. Наиболее подходящее объяснение — ударная волна от взрыва врезалась в компактную оболочку газа, которую звезда выбросила незадолго до гибели. Затем объект остыл и перешел в характерную для сверхновых типа II длительную фазу плато.
По расчетам ученых, звезда-прародительница могла иметь массу примерно в 12 солнечных, а окружавшее ее околозвездное вещество составляло около 0,5 солнечной массы. Правда, данных пока немного: исследователи располагают всего несколькими сеансами наблюдений, поэтому восстановить судьбу звезды во всех деталях пока невозможно.
Для науки эта вспышка важна не только сама по себе. Чем больше подобных сверхновых удастся обнаружить на красных смещениях выше 3, тем точнее астрономы смогут оценить, насколько активно рождались и умирали звезды в разные периоды истории Вселенной.
Hi-Tech Mail ранее рассказывал об обнаружении другой древней сверхновой типа II — SN Eos. Она вспыхнула, когда Вселенной было меньше миллиарда лет, и находилась в крайне тусклой галактике с содержанием металлов менее 10% от солнечного уровня. В этом случае объект удалось изучить благодаря эффекту гравитационной линзы, который многократно усилил его изображение.
Еще один материал Hi-Tech Mail посвящен сверхновой, связанной с древнейшим известным гамма-всплеском: по данным телескопов, космический «фейерверк» произошел более 13 млрд лет назад.