Webbův teleskop je stroj na objevování supernov

Vesmírný teleskop Jamese Webba (JWST) objevil pozoruhodný počet vzdálených supernov, což poskytuje nový pohled na strukturu a expanzi raného vesmíru. To zahrnuje detekci supernov typu Ia na bezprecedentní vzdálenosti, což přispívá k našemu pochopení vesmírných vzdáleností a expanze vesmíru. Webbův teleskop našel v raném vesmíru 10krát více supernov, než bylo známo. Ukázalo se, že vesmírný teleskop Jamese Webba vyniká jako lovec supernov! Díky své extrémní citlivosti v infračerveném spektru objevuje vzdálené supernovy téměř všude, kam se podívá.

JWST je ideální pro identifikaci extrémně vzdálených supernov kvůli jevu zvanému kosmologický rudý posuv, při kterém je světlo putující vesmírem nataženo do delších vlnových délek. Viditelné světlo ze starověkých supernov je roztaženo natolik, že končí v infračerveném pásmu. Webbovy přístroje jsou vyladěny tak, aby viděly infračervené světlo, takže jsou ideální pro hledání těchto vzdálených supernov.

Tým identifikoval 10krát více vzdálených supernov, než bylo dříve známo, a to pomocí dat z hlubokého Webbova průzkumu raného vesmíru. Tato studie je prvním velkým krokem k rozsáhlejším průzkumům starověkých supernov.

JADES Deep Field využívá pozorování pořízená vesmírným teleskopem Jamese Webba v rámci programu JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey). Tým astronomů studující data JADES identifikoval asi 80 objektů (zakroužkovaných zeleně), u kterých se v průběhu času měnila jasnost. Většina těchto objektů, známých jako přechodné jevy, jsou výsledkem explodujících hvězd nebo supernov.

Vesmírný dalekohled James Webb Space Telescope, který nahlíží hluboko do vesmíru, poskytuje vědcům první detailní pohled na supernovy z doby, kdy byl věk našeho vesmíru jen malým zlomkem jeho současného stáří. Některé z nově nalezených explodujících hvězd jsou nejvzdálenějšími příklady svého druhu, včetně těch, které se používají k měření rychlosti rozpínání vesmíru.

„Webbův teleskop je stroj na objevování supernov,“ řekla Christa DeCourseyová, studentka třetího ročníku na Steward Observatory a University of Arizona v Tucsonu . „Počet detekcí plus velké vzdálenosti k těmto supernovám jsou dva nejzajímavější výsledky našeho průzkumu.“

DeCourseyová tyto poznatky prezentovala na tiskové konferenci na 244. zasedání Americké astronomické společnosti v Madisonu ve Wisconsinu.

K těmto objevům tým analyzoval data získaná v rámci programu JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Webbův teleskop je ideální pro hledání extrémně vzdálených supernov, protože jejich světlo je nataženo do delších vlnových délek – jedná se o jev známý jako kosmologický rudý posuv. Před startem JWST byla nalezena pouze hrstka supernov s rudým posuvem nad 2, což odpovídá době, kdy byl vesmír starý pouze 3,3 miliardy let – pouhých 25 % jeho současného stáří. Vzorek JADES obsahuje mnoho supernov, které explodovaly ještě dále v minulosti, kdy byl vesmír starý méně než 2 miliardy let.

Dříve výzkumníci používali Hubbleův vesmírný teleskop k pozorování supernov z doby, kdy byl vesmír ve fázi „mladého dospělého“. S daty z JADES vědci pozorují supernovy, když byl vesmír v „náctiletém“ nebo „před-náctiletém věku“. Doufají, že v budoucnu se podívají zpět do „batolecí“ nebo „kojenecké“ fáze vesmíru.

Aby tým objevil supernovy, porovnal několik snímků pořízených s odstupem jednoho roku a hledal zdroje, které na těchto snímcích zmizely nebo se objevily. Tyto objekty, které se v průběhu času mění v pozorované jasnosti, se označují jako přechodné jevy a supernovy jsou druhem přechodných jevů. Celkem tým JADES Transient Survey Sample odkryl asi 80 supernov na kousku oblohy jen o šířce zrnka rýže drženého na délku natažené paže.

„Toto je skutečně náš první vzorek toho, jak vesmír s vysokým rudým posuvem vypadá pro vědu s přechodnými jevy,“ řekl týmový kolega Justin Pierel, člen NASA ve Space Telescope Science Institute (STScI) v Baltimoru, Maryland. „Snažíme se zjistit, zda se vzdálené supernovy zásadně liší od toho, co vidíme v blízkém vesmíru, nebo zda jsou velmi podobné.“

Pierel a další výzkumníci STScI poskytli odbornou analýzu, aby určili, které přechodné jevy byly ve skutečnosti supernovy a které ne, protože často vypadaly velmi podobně. Tým identifikoval řadu supernov s vysokým rudým posuvem, včetně té nejvzdálenější, která byla kdy spektroskopicky potvrzena, s rudým posuvem 3,6. Její předchůdce explodoval, když byl vesmír starý pouhých 1,8 miliardy let. Jde o takzvanou supernovu s kolapsem jádra, tedy výbuch hmotné hvězdy.

Odhalení vzdálených supernov typu Ia

Obzvláště zajímavé jsou pro astrofyziky supernovy typu Ia. Tyto explodující hvězdy jsou tak předvídatelně jasné, že se používají k měření velkých kosmických vzdáleností a pomáhají vědcům vypočítat rychlost rozpínání vesmíru. Tým identifikoval alespoň jednu supernovu typu Ia s rudým posuvem 2,9. Světlo z této exploze k nám začalo cestovat před 11,5 miliardami let, kdy byl vesmír starý jen 2,3 miliardy let. Předchozí rekord vzdálenosti pro spektroskopicky potvrzenou supernovu typu Ia byl rudý posuv 1,95, když byl vesmír starý 3,4 miliardy let.

Vědci dychtivě analyzují supernovy typu Ia při vysokých rudých posuvech, aby zjistili, zda mají všechny stejnou jasnost bez ohledu na vzdálenost. To je kriticky důležité, protože pokud se jejich jasnost mění s rudým posuvem, nebyly by spolehlivými ukazateli pro měření rychlosti rozpínání vesmíru.

Pierel analyzoval tuto supernovu typu Ia nalezenou při rudém posuvu 2,9, aby určil, zda její jasnost byla jiná, než se očekávalo. I když se jedná pouze o první takový objekt, výsledky nenaznačují, že by se jas supernov typu Ia měnil s červeným posuvem. Je potřeba více dat, ale prozatím zůstávají teorie založené na supernovách typu Ia o rychlosti rozpínání vesmíru a jeho konečném osudu nedotčené. Pierel také prezentoval své poznatky na 244. setkání Americké astronomické společnosti.

Pohled do budoucnosti

Raný vesmír byl velmi odlišným místem s extrémním prostředím. Vědci očekávají, že uvidí starověké supernovy, které pocházejí z hvězd, jež obsahují mnohem méně těžkých chemických prvků než hvězdy jako naše Slunce. Porovnání těchto supernov s těmi v místním vesmíru pomůže astrofyzikům porozumět formování hvězd a mechanismům výbuchu supernov v těchto raných dobách.

„V podstatě otevíráme nové okno do vesmíru přechodných jevů,“ řekl člen STScI Matthew Siebert, který vede spektroskopickou analýzu supernov JADES. „Historicky, kdykoli jsme to udělali, našli jsme extrémně vzrušující věci – věci, které jsme nečekali.“

„Protože je Webbův teleskop tak citlivý, nachází supernovy a další přechodné jevy téměř všude, kam se podívá,“ řekl člen týmu JADES Eiichi Egami, profesor na University of Arizona v Tucsonu. „Toto je první významný krok k rozsáhlejšímu průzkumu supernov s JWST.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/webb-is-a-supernova-discovery-machine-10x-more-supernovae-in-early-universe/

autor: František Martinek