Телескоп «Джеймс Уэбб» запечатлел взрыв сверхновой

Наблюдаемая Вселенная наполнена звездами. Самые массивные из них производят химические элементы, необходимые для создания всего, что мы видим вокруг. Ядра этих космических светил содержат продукты термоядерного синтеза и превращают простые элементы, такие как водород, в более тяжелые элементы, например углерод и азот. Выброс этих кирпичиков жизни происходит во время вспышек сверхновых — процесса, во время которого яркость звезд увеличивается на 10-20 величин, а затем постепенно затухает, создавая туманность.
Так, звезды, чья масса в 8-10 раз превышает массу Солнца, оставляют после после себя самые плотные объекты во Вселенной — черные дыры. Иногда вспышки сверхновых настолько яркие, что затмевают собой галактики на несколько дней или месяцев. Удивительно, но уже в самом ближайшем будущем мы узнаем об этих событиях много нового: недавно космический телескоп «Джеймс Уэбб» сфотографировал самую первую сверхновую во Вселенной, хотя на подобные наблюдения эта обсерватория не рассчитана.

Сверхновая — это самый большой взрыв, который когда-либо видел человек.

Фабрика Вселенной

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» приступил к работе совсем недавно, но уже отправил на Землю новейшие данные о наблюдаемой Вселенной: 12 июля 2022 года весь мир наблюдал потрясающие снимки скопления галактик, расположенных в пяти миллиардах световых лет от Земли. Еще одним уловом обсерватории стал так называемый звездный питомник – область в космосе, где рождаются звезды. Все эти данные были получены через несколько дней после начала полноценной работы.
Недавно, как и ожидали астрономы, космический телескоп побил собственный рекорд, обнаружив самую далекую галактику во Вселенной под названием SDSS.J141930.11+5251593. Расположилась эта «старушка» на расстоянии от 3 до 4 миллиардов световых лет от нашей планеты. Правда, наблюдая за объектом пять дней, исследователи пришли к выводу, что смотрят не на галактику – перед ними красовалась сверхновая. Подтвердить догадку удалось с помощью архивных данных космического телескопа «Хаббл».

Вспышка сверхновой звезды в представлении художника

А вот и самое удивительное: наблюдаемый Уэббом объект оказался первой сверхновой, появившейся на просторах Вселенной. При этом сам телескоп на подобные задачи не рассчитан, а его главная цель – сканирование обширных участков неба и наблюдение за скоплениями галактик. Это означает, что космическая обсерватория увидит самые молодые галактики во Вселенной, что сформировались спустя несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Если объединить полученные данные о галактиках с обнаруженной сверхновой, мы сможем насладиться видом звезд первого поколения, осветивших Вселенную после Темных веков. Состав самых молодых звезд, как считают астрономы, намного проще чем состав звезд, родившихся в более поздние эпохи.

На просторах бесконечной Вселенной нет ничего вечного

Мы думаем, что звезды в первые несколько миллионов лет в основном состояли из водорода и гелия, в отличие от звезд, которые мы наблюдаем сегодня, — рассказал астроном Майк Энгессер изданию Inverse.
Сверхновые сложно обнаружить, поскольку сам взрыв длится доли секунды. Яркий пузырь пыли и газа, порождаемый смертью массивных звезд, исчезает через несколько дней. По этой причине астрономические инструменты должны смотреть в правильном направлении в нужное время.

Молодые и старые звезды

В таких галактиках как наша вспышки сверхновых происходят нечасто. К счастью, во Вселенной неограниченное количество галактик, а потому астрономы наблюдают несколько сотен сверхновых в год за пределами Млечного Пути. Для поиска таких звезд NASA используют несколько типов телескопов, в том числе космическую обсерваторию NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), котораяработаетс 2012 года.
Но вернемся к галактике SDSS.J141930.11+5251593, в которой расположилась самая юная сверхновая. Уэбб наблюдал ее в течение пяти дней и обнаружил, что за прошедшее время массивная звезда немного потускнела. Такое поведение считается типичным для сверхновых, а их обнаружение может открыть совершенно новую область астрономических исследований.

Крабовидная туманность — остаток массивной звезды в нашей галактике, гибель которой произошла на расстоянии 6500 световых лет от Земли

Чем массивнее звезда, тем больше энергии она выбрасывает в окружающее космическое пространство.
Интересно, что первой сверхновой, видимой невооруженным глазом за более чем 400 лет, была вспышка массивной звезды под названием SN 1987A, обнаруженная в 1987 году. На протяжении нескольких месяцев она вспыхивала с невероятной мощностью и позволила астрономам детально себя изучить. Теперь с помощью обсерватории «Джеймс Уэбб» исследователи намерены проанализировать остатки вспышки, пролив свет на то, что именно происходило после смерти звезды.
SN 1987A взорвалась в соседнем Большом Магеллановом Облаке – карликовой галактике, вращающейся вокруг Млечного Пути. Расположенная примерно в 167 000 световых годах от Земли, SN 1987A была ближайшей к нам сверхновой за последние столетия.
Отметим, что сверхновые играют решающую роль в эволюции галактик, создавая более тяжелые элементы (из которых состоит все, включая нас с вами). Будучи самыми энергичными объектами во Вселенной, сверхновые испускают взрывные волны, которые распространяются с бешеной скоростью.

Сверхновая видна на изображениях Уэбба как маленькая яркая точка справа от большого яркого пятна слева

На этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббл, видна сверхновая 1987A в Большом Магеллановом Облаке – нашей соседней галактике

Так как многое о сверхновых остается неясным, астрономы намерены использовать телескоп «Джеймс Уэбб» для изучения области, на которую пришлась взрывная волна этой массивной звезды. Как правило ударные волны возникают при столкновении с окружающим звезду газом и пылью, разбивая пылинки на мелкие фрагменты. Как полагает астроном Роберт Киршнер из Гарвардского университета, скорее всего, мы увидим доказательства наличия источника энергии, нагревающего пыль.
К счастью, новая космическая обсерватория – именно то, что нужно для изучения вспышек сверхновых. Работая в инфракрасном диапазоне, Уэбб сможет увидеть сквозь пыль.
Что касается самой молодой сверхновой в наблюдаемой Вселенной, то исследователям понадобится больше времени и данных, чтобы сделать окончательные выводы о наблюдаемом объекте. Ну а благодаря новейшему телескопу, стоимостью 10 миллиардов долларов, многие тайны Солнечной системы и космического пространства будут раскрыты.

Космическая обсерватория Джеймс Уэбб – самое настоящее технологическое чудо

Возможно уже в самом ближайшем будущем мы узнаем не только о происхождении и структуре Вселенной, но о собственном месте в ней.

Алексей