Джеймс Уэбб обнаружил скопления пыли в сверхновых звездах
Сверхновые являются одними из самых больших всплесков энергии и света во Вселенной. Когда они вспыхивают, одна сверхновая может сиять даже ярче, чем целая галактика.
Это подходящая причина для того, чтобы галактику NGC 6946, расположенную в 22 миллионах световых лет от Земли, прозвали Галактикой Фейерверк. В прошлом столетии в рукавах этой галактики наблюдали вспышки почти дюжины сверхновых.
Сюда входят сверхновые SN 2004et и SN 2017eaw, которые исследователи сейчас изучают с помощью MIRI (инструмент среднего инфракрасного диапазона) космического телескопа Джеймса Уэбба. Их выводы оказались неожиданными: MIRI обнаружил большое количество пыли в выбросах каждого из этих объектов.
Масса, обнаруженная исследователями, подтверждает теорию о том, что сверхновые звезды сыграли ключевую роль в происхождении пыли в ранней Вселенной.
Пыль является строительным материалом для многих объектов во Вселенной, в частности для планет. По мере того, как пыль от умирающих звезд распространяется в космосе, она несет в себе необходимые элементы, которые помогают рождать следующее поколение звезд и их планет.
Вопрос о том, откуда берется эта пыль, десятилетиями ставил астрономов в тупик. Одним из значительных источников космической пыли могут быть сверхновые: после взрыва умирающей звезды ее остаточный газ расширяется и охлаждается, образуя пыль.
«Прямых свидетельств этого явления до сих пор было мало, а наши возможности позволяли нам на сегодняшний день изучать популяцию пыли только в одной относительно близкой сверхновой — Сверхновой 1987A, находящейся на расстоянии 170 000 световых лет от Земли», — говорят ученые. «Когда газ достаточно охлаждается, чтобы образовать пыль, эту пыль можно обнаружить только в среднем инфракрасном диапазоне, если у вас есть достаточная чувствительность».
Для сверхновых, более далеких, чем SN 1987A, таких как SN 2004et и SN 2017eaw, находящихся в NGC 6946 на расстоянии около 22 миллионов световых лет, такое сочетание охвата длин волн и исключительной чувствительности может быть получено только с помощью прибора Уэбба MIRI.
Наблюдения Уэбба являются первым прорывом в изучении образования пыли от сверхновых после обнаружения недавно образовавшейся пыли в SN 1987A с помощью телескопа Atacama Large Millimeter/submmillimeter Array (ALMA) почти десять лет назад.
Другим особенно интригующим результатом исследования является не только обнаружение пыли, но и количество пыли, обнаруженное на этой ранней стадии жизни сверхновой. В SN 2004et исследователи обнаружили более 5000 земных масс пыли. Это самая большая масса пыли, обнаруженная в сверхновых со времен SN 1987A.
Наблюдения показали, что молодые далекие галактики полны пыли, но эти галактики недостаточно стары для того, чтобы звезды промежуточной массы, такие как Солнце, пополняли собой пыль по мере своего старения. Более массивные, недолговечные звезды могли умереть достаточно быстро и в достаточно большом количестве, чтобы создать столько пыли.
Исследователи также отмечают, что текущие оценки массы могут быть верхушкой айсберга. В то время как Уэбб позволил измерить более холодную пыль, чем когда-либо прежде, может быть необнаруженная более холодная пыль, излучающая еще дальше в электромагнитном спектре, которая остается скрытой самыми внешними слоями пыли.
Астрономы подчеркнули, что полученные результаты также являются лишь намеком на новые возможности исследования сверхновых и их образования пыли с помощью Уэбба, а также на то, что пыль может рассказать о звездах, от которых она произошла.
«Посмотрев на эти конкретные результаты, я предполагаю, что наши коллеги-исследователи будут думать об инновационных способах работы с этими пыльными сверхновыми в будущем», — говорит Ори Фокс, автор программы наблюдения.
SN 2004et и SN2017eaw — первые из пяти целей, включенных в эту программу. Наблюдения были сделаны в рамках программы Webb General Observer 2666.