A NASA James Webb-űrtávcsöve lehetővé teszi, hogy a csillagászok betekintést nyerjenek a fiatal Univerzum máig sosem látott szupernóva-robbanásainak folyamatába. Egy kutatócsoport az űrtávcső adatait felhasználva megtízszerezte a korai Univerzumban ismert szupernóvák számát, és minden eddig ismertnél távolabbi csillagrobbanásokat azonosított.
„Olyan a James Webb-űrtávcső, mint egy kifejezetten a szupernóva-robbanások felfedezésére tervezett, precíz gépezet.” – nyilatkozta a kutatásban résztvevő Christa DeCoursey. – „A felmérés két legérdekesebb eredménye a felfedezett szupernóvák száma mellett az objektumok rendkívülinek mondható távolságában rejlik.”
DeCoursey az American Astronomical Society 244. találkozóján tette közzé eredményeit.
A szupernóva-felfedező gépezet
A kutatócsoport tagjai a JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) nevű program során készített felvételeket használták az új szupernóvák felfedezéséhez. A James Webb-űrtávcső infravörös detektorai ugyanis kifejezetten alkalmasak arra, hogy minden eddiginél távolabbi szupernóvákat azonosítsunk segítségükkel, hiszen ezeknek a távoli csillagrobbanásoknak a fénye a vöröseltolódás nevű kozmológiai jelenség miatt a látható tartományból a hosszabb, leginkább infravörös hullámhosszakra tolódik el.
A James Webb-űrtávcső üzembe helyezése előtt nem sok olyan szupernóvát ismertünk, amelynek a vöröseltolódása 2 fölötti, vagyis szemléletesen fogalmazva a fiatal, mindössze 3,3 milliárd éves Univerzumból származik. Ez a Világegyetem jelenlegi korának körülbelül a negyede. A JADES program keretein belül sikerült még ennél is távolabbi szupernóvákat észlelni, mégpedig az Univerzum ~2 milliárd éves korából.
Hogyha az emberi élet mérföldköveivel szeretnénk szemléltetni az Univerzum időskáláit, elmondhatjuk, hogy korábban a NASA Hubble-űrtávcsöve képes volt belepillantani a Világegyetem fiatal felnőttkorába, a JADES program során pedig a tizenéves Univerzum szupernóváit figyelhettük meg. A kutatók reményei szerint a későbbiekben képesek leszünk visszatekinteni a világmindenség csecsemőkoráig.
Az új szupernóvák felfedezéséhez a tudósok a James Webb-űrtávcső egy éven át készített adatait vették alapul oly módon, hogy megfigyelték azt, hogy vannak-e olyan források, amelyek újonnan jelennek meg a képeken, vagy éppenséggel eltűnnek róluk. Azokat az objektumokat, amelyek az itt leírt viselkedést mutatják, tranzienseknek nevezzük. A JADES program során a tranziensek felfedezésére szakosodott kutatócsoport körülbelül 80 szupernóvát fedezett fel egy olyan kicsiny égterületen, mint amelyet egy tőlünk karnyújtásnyira lévő rizsszem égi vetülete jelöl ki.
„Ez a legelső tranziensmintánk a nagy vöröseltolódású Univerzumból.” – mondta Justin Pierel, a kutatócsoport egyik tagja. – „Az egyik fő célunk az akkori szupernóvák tulajdonságainak megismerése, hogy választ kaphassunk arra a kérdésre, hogy vajon a Világegyetem fiatal korában felrobbant csillagok ugyanúgy viselkedtek-e, mint a közelebbi, tehát idősebb Univerzum szupernóvái.”
Fontos megemlíteni, hogy a szupernóva-felfedezés során az is nagy kihívást jelentett az ezzel foglalkozó csoportnak, hogy a szupernóvákat elkülönítsék azoktól az objektumoktól, amelyek bár bizonyos tulajdonságaikban hasonlítanak a szupernóvákra, valójában mégsem azok, hanem egyéb tranziens objektumok.
A csillagászok tehát a JADES program adatit felhasználva több nagy vöröseltolódású szupernóvát is felfedeztek, köztük az eddig ismert legtávolabbit, amelynek 3,6-os a vöröseltolódása. Ez azt jelenti, hogy az Univerzum mindössze 1,8 milliárd éves volt, amikor a nagy tömegű szülőcsillag magja összeomlott, és ezzel megkezdődött a szupernóva-robbanás nagy energiafelszabadulással járó folyamata.
Ablak a múltba
Eddigi tudásunk alapján kijelenthetjük, hogy a fiatal univerzum nagyban különbözik a jelenlegitől: a korai világban felrobbant szupernóvák színképének az elméletek szerint kevesebb nehéz elemet kéne tartalmazniuk, mint amennyi a Napunkban van, hiszen maguk a nehéz elemek is szupernóva-robbanások során jönnek létre, majd oszlanak el a később új csillagokat kialakító csillagközi gázfelhőkben. Az újonnan felfedezett szupernóva-robbanások vizsgálata segíthet tehát mélyebben megérteni a csillagkeletkezés, illetve csillagfejlődés folyamatát a korai Univerzumban.
„Lényegében új ablakot nyitunk a tranzienskutatásban.” – mondta Matthew Siebert, a JADES program spektroszkópiával foglalkozó szakértője. – „A történelem során minden hasonló ablaknyitás során olyasmikre bukkantunk, amelyekre nem számítottunk.”
A csillagászok bizakodva tekintenek tehát a James Webb-űrtávcső hatszögletű „szemein” keresztül a fiatal Univerzumba, hogy megannyi érdekes, és számunkra eddig ismeretlen fizikai jelenséget, folyamatot, objektumtípust fedjenek fel.
A cikk forrása: https://phys.org/news/2024-06-webb-window-supernova-science.html