NASA-in svemirski teleskop James Webb otvara nove vidike u proučavanju supernova, pružajući znanstvenicima prvi detaljni uvid u supernove iz vremena kada je svemir bio tek mali dio svoje današnje veličine. Tim koji koristi podatke iz Webba identificirao je deset puta više supernova u ranom svemiru nego što je prije bilo poznato. Neke od novootkrivenih zvijezda koje eksplodiraju najudaljeniji su primjeri te vrste, uključujući one koje se koriste za mjerenje brzine širenja svemira.

"Webb je stroj za otkrivanje supernova," izjavila je Christa DeCoursey, studentica treće godine na Steward Observatory i Sveučilištu Arizona u Tucsonu. "Ogroman broj detekcija plus velike udaljenosti do tih supernova najuzbudljiviji su rezultati našeg istraživanja."

Otkrivanje supernova
Kako bi napravili ova otkrića, tim je analizirao podatke snimanja dobivene kao dio JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) programa. Webb je idealan za pronalaženje izuzetno udaljenih supernova jer se njihova svjetlost rasteže u duže valne duljine - fenomen poznat kao kozmičko crveno pomicanje.

Prije lansiranja Webba, samo je nekoliko supernova otkriveno iznad crvenog pomaka 2, što odgovara vremenu kada je svemir bio star samo 3,3 milijarde godina - tek 25% svoje sadašnje starosti. JADES uzorak sadrži mnoge supernove koje su eksplodirale još dalje u prošlosti, kada je svemir bio star manje od 2 milijarde godina.

Ranije su istraživači koristili NASA-in Hubble Space Telescope za promatranje supernova iz vremena kada je svemir bio u fazi "mladog odraslog doba". S JADES-om, znanstvenici promatraju supernove iz vremena kada je svemir bio u svojim "tinejdžerskim" ili "predtinejdžerskim" godinama. U budućnosti, nadaju se pogledati još dalje unatrag, u "doba malog djeteta" ili "dojenačko doba" svemira.

Kako bi otkrili supernove, tim je uspoređivao više slika snimljenih u razmaku do jedne godine i tražio izvore koji su nestali ili se pojavili na tim slikama. Ti objekti koji variraju u promatranoj svjetlini tijekom vremena nazivaju se tranzijentima, a supernove su vrsta tranzijenata. Sveukupno, JADES Transient Survey Sample tim otkrio je oko 80 supernova u dijelu neba širokom samo kao zrno riže držano na duljini ruke.

Analiza tranzijenata
"Ovo je zaista naš prvi uzorak kako svemir visokog crvenog pomaka izgleda za znanost o tranzijentima," rekao je član tima Justin Pierel, NASA Einstein Fellow u Space Telescope Science Institute (STScI) u Baltimoreu, Maryland. "Pokušavamo identificirati jesu li udaljene supernove fundamentalno drugačije od onih koje vidimo u obližnjem svemiru." Pierel i drugi istraživači iz STScI pružili su stručnu analizu kako bi odredili koji su tranzijenti zapravo supernove, a koji nisu, jer su često izgledali vrlo slično.

Tim je identificirao niz supernova visokog crvenog pomaka, uključujući najudaljeniju ikada spektroskopski potvrđenu, na crvenom pomaku 3,6. Njena progenitorska zvijezda eksplodirala je kada je svemir bio star samo 1,8 milijardi godina. To je takozvana supernova kolapsa jezgre, eksplozija masivne zvijezde.

Otkrivanje udaljenih supernova tipa Ia
Posebno zanimljive astrofizičarima su supernove tipa Ia. Te zvijezde koje eksplodiraju toliko su predvidljivo svijetle da se koriste za mjerenje udaljenih kozmičkih udaljenosti i pomažu znanstvenicima u izračunavanju brzine širenja svemira. Tim je identificirao barem jednu supernovu tipa Ia na crvenom pomaku 2,9. Svjetlost ove eksplozije počela je putovati prema nama prije 11,5 milijardi godina, kada je svemir bio star samo 2,3 milijarde godina. Prethodni rekord udaljenosti za spektroskopski potvrđenu supernovu tipa Ia bio je crveni pomak od 1,95, kada je svemir bio star 3,4 milijarde godina.

Znanstvenici su nestrpljivi analizirati supernove tipa Ia na visokim crvenim pomacima kako bi vidjeli imaju li sve istu intrinzičnu svjetlinu, bez obzira na udaljenost. To je izuzetno važno jer, ako se njihova svjetlina mijenja s crvenim pomakom, ne bi bile pouzdani pokazatelji za mjerenje brzine širenja svemira.

Pierel je analizirao ovu supernovu tipa Ia pronađenu na crvenom pomaku 2,9 kako bi odredio je li njezina intrinzična svjetlina različita od očekivane. Iako je ovo tek prvi takav objekt, rezultati ne ukazuju na to da se svjetlina tipa Ia mijenja s crvenim pomakom. Potrebno je više podataka, ali za sada teorije o širenju svemira temeljene na supernovama tipa Ia ostaju netaknute. Pierel je također predstavio svoja otkrića na 244. sastanku Američkog astronomskog društva.

Pogled u budućnost
Rani svemir bio je vrlo različito mjesto s ekstremnim okruženjima. Znanstvenici očekuju da će vidjeti drevne supernove koje dolaze od zvijezda koje sadrže mnogo manje teških kemijskih elemenata nego zvijezde poput našeg Sunca. Uspoređujući te supernove s onima u lokalnom svemiru pomoći će astrofizičarima razumjeti formiranje zvijezda i mehanizme eksplozije supernova u tim ranim vremenima.

"U suštini, otvaramo novi prozor u tranzijentni svemir," rekao je STScI Fellow Matthew Siebert, koji vodi spektroskopsku analizu JADES supernova. "Povijesno gledano, kad god smo to učinili, pronašli smo izuzetno uzbudljive stvari - stvari koje nismo očekivali."

"Zato što je Webb tako osjetljiv, pronalazi supernove i druge tranzijente gotovo svugdje gdje je usmjeren," rekao je član tima JADES Eiichi Egami, istraživački profesor na Sveučilištu Arizona u Tucsonu. "Ovo je prvi značajan korak prema opsežnijim istraživanjima supernova s Webbom."

NASA-in svemirski teleskop James Webb je vodeći svjetski svemirski znanstveni opservatorij. Webb rješava misterije u našem Sunčevom sustavu, gleda dalje prema udaljenim svjetovima oko drugih zvijezda i istražuje tajanstvene strukture i porijeklo našeg svemira i našeg mjesta u njemu. Webb je međunarodni program koji vodi NASA sa svojim partnerima, ESA (Europska svemirska agencija) i CSA (Kanadska svemirska agencija).

Original: nasa.gov