Χάρη στην υπέρυθρη ματιά του, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb είναι ιδανικό για τον εντοπισμό των πιο μακρινών υπερκαινοφανών άστρων, γιατί με την διαστολή του Σύμπαντος, η ορατή ακτινοβολία των πλέον αρχέγονων σουπερνόβα ξεχειλώνει προς τα υπέρυθρα μήκη κύματος. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από μια έρευνα βαθέος Διαστήματος του James Webb στο πρώιμο Σύμπαν, ομάδα αστρονόμων εντόπισε 10 φορές περισσότερους μακρινούς υπερκαινοφανείς απ’ όσους είχαμε ανακαλύψει προηγουμένως. 

Κοιτάζοντας βαθιά πίσω στον χρόνο, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA επέτρεψε στους επιστήμονες να συλλέξουν δεδομένα για υπερκαινοφανείς που εξερράγησαν σε μια εποχή που το Σύμπαν ήταν μόλις ένα μικρό κλάσμα της σημερινής του ηλικίας. Αναλύοντας τα δεδομένα αυτά, μια ομάδα αστρονόμων κατόρθωσε να εντοπίσει στο πρώιμο Σύμπαν 10 φορές περισσότερους υπερκαινοφανείς απ’ όσους γνωρίζαμε έως τώρα. Κάποιοι, μάλιστα, από αυτούς αποτελούν τα πιο μακρινά παραδείγματα του τύπου τους, περιλαμβανομένων και εκείνων που χρησιμοποιούνται για να υπολογίσουμε τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος. 

Πριν από την εκτόξευση του James Webb, ελάχιστοι υπερκαινοφανείς είχαν ανακαλυφθεί όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μικρότερη των 3,3 δισ. ετών. Με το James Webb, ωστόσο, ανακαλύψαμε πολλούς υπερκαινοφανείς που εξερράγησαν ακόμη πιο πίσω στον χρόνο, όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μικρότερη από 2 δισ. χρόνια. Συνολικά, η ομάδα που ανέλυσε τα δεδομένα της επισκόπησης JADES Transient Survey Sample ανακάλυψε περίπου 80 υπερκαινοφανείς σε τεράστιες αποστάσεις, στους οποίους περιλαμβάνεται και ο πιο μακρινός που έχουμε ανακαλύψει ποτέ, το μητρικό άστρο του οποίου εξερράγη όταν το Σύμπαν ήταν μόλις 1,8 δισ. ετών. Πρόκειται για έναν υπερκαινοφανή κατάρρευσης πυρήνα, όπως ονομάζεται, που παρατηρείται στο τέλος της ζωής των άστρων που έχουν πολύ μεγαλύτερη μάζα από αυτήν του Ήλιου. 

Ιδιαίτερο, όμως, ενδιαφέρον για τους αστροφυσικούς παρουσιάζουν και οι υπερκαινοφανείς τύπου Ια, οι οποίοι παρατηρούνται σε διπλά αστρικά συστήματα, το ένα άστρο των οποίων είναι λευκός νάνος. Επειδή, μάλιστα, αυτού του είδους οι αστρικές εκρήξεις έχουν συγκεκριμένη λαμπρότητα, χρησιμοποιούνται από τους επιστήμονες για τη μέτρηση κοσμολογικών αποστάσεων και τον υπολογισμό του ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος. Στο πλαίσιο της συγκεκριμένης έρευνας, εντοπίστηκε τουλάχιστον μία έκρηξη υπερκαινοφανούς τύπου Ia, η εκτυφλωτική έκλαμψη της οποίας ξεκίνησε το ταξίδι της προς την Γη, όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις 2,3 δισ. ετών. Το προηγούμενο ρεκόρ απόστασης για έναν φασματοσκοπικά επιβεβαιωμένο υπερκαινοφανή αυτού του τύπου αντιστοιχούσε σε ένα άστρο που εξερράγη όταν το Σύμπαν είχε ηλικία 3,4 δισ. ετών. 

Γνωρίζουμε ότι με εξαίρεση το υδρογόνο και το ήλιο, όλα τα χημικά στοιχεία  σχηματίζονται στο εσωτερικό των άστρων και απελευθερώνονται στο Διάστημα όταν ολοκληρώσουν τον κύκλο της ζωής τους και διαμελιστούν ως σουπερνόβα. Κατά συνέπεια, οι αστρονόμοι θεωρούν ότι οι πλέον αρχέγονες εκρήξεις υπερκαινοφανών προέρχονται από μητρικά άστρα, τα οποία εμπεριέχουν πολύ λιγότερα «μέταλλα» (για τους αστρονόμους κάθε στοιχείο βαρύτερο από το ήλιο χαρακτηρίζεται για συντομία ως μέταλλο) απ’ όσα εμπεριέχουν τα άστρα όπως ο Ήλιος. Η σύγκριση αυτών των αρχέγονων υπερκαινοφανών με εκείνους που παρατηρούμε στο τοπικό μας Σύμπαν θα βοηθήσει τους αστροφυσικούς να κατανοήσουν σε ακόμη μεγαλύτερο βάθος το πώς ακριβώς εκδηλώνεται ο εκρηκτικός θάνατος των άστρων στο πρώιμο Σύμπαν. 

Φωτογραφία: Χρησιμοποιώντας δεδομένα της επισκόπησης βαθέος πεδίου JADES, ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε περίπου 80 αντικείμενα, η λαμπρότητα των οποίων μεταβλήθηκε (σημειώνονται με τους πράσινους κύκλους). Τα περισσότερα από αυτά αποδείχθηκε ότι ήταν υπερκαινοφανείς (Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, JADES Collaboration). 

Πηγή: NASA's Webb Opens New Window on Supernova Science | Webb (webbtelescope.org) 

Περισσότερες πληροφορίες για τα διαφορετικά είδη των αστρικών εκρήξεων στο άρθρο Αστρικές Εκρήξεις - ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ (eef.edu.gr) 

Περισσότερες πληροφορίες για το πώς υπολογίζεται ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος στο άρθρο Κοσμολογική Διαφωνία για την Διαστολή του Σύμπαντος - ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ (eef.edu.gr)

 

π