Teleskop Jamesa Webba bada supernowe z początków Wszechświata
Spoglądając głęboko w kosmos, należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pozwala naukowcom lepiej poznać supernowe z czasów, gdy Wszechświat był jeszcze bardzo młody.
Astronomowie wykorzystując Teleskop Jamesa Webba zidentyfikowali 10 razy więcej supernowych we wczesnym Wszechświecie niż było to możliwe do tej pory. Kilka z nowo odkrytych eksplodujących gwiazd to najodleglejsze przykłady tego typu wydarzeń jakie udało się zarejestrować, a niektóre z nich są wykorzystywane do pomiaru tempa ekspansji Wszechświata.
„Teleskop Jamesa Webba to maszyna do odkrywania supernowych. Sama liczba wykrytych supernowych oraz duże odległości do nich to dwa najbardziej ekscytujące wyniki naszego badania” – mówi Christa DeCoursey z University of Arizona w Tucson.
Naukowcy z University of Arizona przeanalizowali dane obrazowe uzyskane w ramach programu JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Ich zdaniem Teleskop Jamesa Webba jest idealnym narzędziem do znajdowania niezwykle odległych supernowych, ponieważ ich światło jest rozciągnięte na dłuższe fale – zjawisko znane jako kosmologiczne przesunięcie ku czerwieni.
Przed uruchomieniem Webba, badacze wykrli tylko kilka supernowych powyżej przesunięcia ku czerwieni 2, co odpowiada okresowi, w którym Wszechświat miał zaledwie 3,3 miliarda lat – zaledwie 25 proc. jego obecnego wieku. Próbka JADES zawiera wiele supernowych, które miały miejsce w odległej przeszłości, gdy Wszechświat miał mniej niż 2 miliardy lat.
Wcześniej naukowcy korzystali z należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, aby zobaczyć supernowe z czasów, gdy Wszechświat znajdował się na etapie „młodego dorosłego”. Dzięki JADES astronomowie mogli uchwycić supernowe z czasów, gdy Wszechświat był „nastolatkiem”. W przyszłości mają nadzieję spojrzeć wstecz na fazę „dziecka”.
Aby odkryć supernowe, badacze porównali wiele zdjęć wykonanych w odstępie do jednego roku i szukali źródeł, które znikały lub pojawiały się na obrazach. Te obiekty, których jasność zmienia się w czasie, nazywane są obiektami przejściowymi, a supernowe są ich rodzajem. W sumie zespół JADES Transient Survey Sample odkrył około 80 supernowych na skrawku nieba o wielkości ziarenka ryżu.
„To naprawdę nasza pierwsza próbka tego, jak wygląda Wszechświat z przesunięciem ku czerwieni dla nauki o zjawiskach przejściowych. Staramy się określić, czy odległe supernowe różnią się zasadniczo od tego, co widzimy w pobliskim wszechświecie, czy też bardzo je przypominają” – twierdzi Justin Pierel z NASA Einstein Fellow w Space Telescope Science Institute (STScI).
Astronomowie zidentyfikowali szereg supernowych o wysokim przesunięciu ku czerwieni, w tym najdalszą, jaką kiedykolwiek potwierdzono spektroskopowo, o przesunięciu ku czerwieni 3,6. Jej gwiazda macierzysta eksplodowała, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,8 miliarda lat. Jest to tak zwana supernowa typu „core-collapse”, czyli eksplozja masywnej gwiazdy.
Szczególnie interesujące dla astrofizyków są supernowe typu Ia. Te eksplodujące gwiazdy są tak niezwykle jasne, że są wykorzystywane do pomiaru kosmicznych odległości i pomagają naukowcom obliczyć tempo ekspansji Wszechświata. Badacze zidentyfikowali co najmniej jedną supernową typu Ia z przesunięciem ku czerwieni wynoszącym 2,9. Światło z tej eksplozji zaczęło podróżować do Ziemi 11,5 miliarda lat temu, gdy Wszechświat miał zaledwie 2,3 miliarda lat. Poprzedni rekord odległości dla spektroskopowo potwierdzonej supernowej typu Ia wynosił 1,95, gdy kosmos miał 3,4 miliarda lat.
Naukowcy analizują supernowe typu Ia na wysokich przesunięciach ku czerwieni, aby sprawdzić, czy wszystkie mają taką samą jasność wewnętrzną, niezależnie od odległości. Jest to niezwykle ważne dla badaczy, ponieważ jeśli ich jasność zmienia się wraz z przesunięciem ku czerwieni, nie byłyby one wiarygodnymi markerami do pomiaru tempa ekspansji Wszechświata.
Emil Gołoś
