Астрономы обнаружили скрытые сверхновые в инфракрасном свете

Новое исследование с использованием данных недавно выведенного из эксплуатации космического телескопа Spitzer сообщает об обнаружении пяти сверхновых, которые, будучи незамеченными в оптическом свете, никогда ранее не наблюдались.

Спитцер видел Вселенную в инфракрасном свете, который пробивается сквозь пылевые облака, блокирующие оптический свет — вид света, который видят наши глаза, и эти незатененные сверхновые звезды излучают наиболее ярко.

Чтобы найти скрытые сверхновые, исследователи изучили наблюдения Spitzer 40 пылевых галактик. Основываясь на количестве сверхновых, которое они обнаружили в этих галактиках, исследование подтверждает, что сверхновые действительно случаются так часто, как ожидают ученые. Это ожидание основано на нынешнем понимании учеными того, как эволюционируют звезды. Подобные исследования необходимы, чтобы улучшить это понимание, укрепляя или оспаривая определенные аспекты.

«Эти результаты со Спитцером показывают, что оптические обзоры, на которые мы долгое время полагались для обнаружения сверхновых, пропускают до половины звездных взрывов, происходящих во Вселенной», — сказал Ори Фокс, ведущий автор нового исследования. «Это очень хорошая новость, что количество сверхновых, которые мы наблюдаем с помощью Спитцера, статистически согласуется с теоретическими предсказаниями».

«Несоответствие сверхновых», то есть несоответствие между числом предсказанных сверхновых и числом, наблюдаемым оптическими телескопами, не является проблемой для ближайшей Вселенной. Там галактики замедлили темп звездообразования и, как правило, менее пыльные. Однако в более отдаленных уголках Вселенной галактики кажутся моложе, производят звезды с большей скоростью и имеют тенденцию иметь большее количество пыли.

Эта пыль поглощает и рассеивает оптический и ультрафиолетовый свет, не позволяя ему попасть в телескопы. Итак, исследователи давно пришли к выводу, что пропавшие сверхновые должны существовать и просто невидимы.

«Поскольку локальная вселенная немного успокоилась с первых времен образования звезд, мы видим ожидаемое количество сверхновых при типичных оптических поисках», — сказал Ори Фокс. «Однако наблюдаемый процент обнаружения сверхновых снижается по мере того, как вы отдаляетесь и возвращаетесь к космическим эпохам, где преобладали более пыльные галактики».

Обнаружение сверхновых на таком большом расстоянии может оказаться сложной задачей. Чтобы выполнить поиск сверхновых в более темных галактических сферах, но на меньших расстояниях, команда ученых выбрала локальный набор из 40 галактик, известных как светящиеся и сверхсветовые инфракрасные галактики (LIRG и ULIRG соответственно). Пыль в LIRG и ULIRG поглощает оптический свет от таких объектов, как сверхновые, но позволяет инфракрасному свету от этих же объектов беспрепятственно доходить до таких телескопов, как Spitzer.

Предположение исследователей подтвердилось, когда в (инфракрасном) свете появились пять неизвестных ранее сверхновых.

Типы сверхновых, обнаруженные Спитцером, известны как «сверхновые с коллапсом ядра», в них участвуют гигантские звезды, масса которых по крайней мере в восемь раз превышает массу Солнца.

По мере того как они стареют и их ядра наполняются железом, большие звезды больше не могут производить достаточно энергии, чтобы противостоять собственной гравитации, и их ядра разрушаются внезапно и катастрофически.

Интенсивное давление и температура, возникающие во время быстрого обрушения, образуют новые химические элементы посредством ядерного синтеза. Коллапсирующие звезды в конечном итоге отскакивают от своих сверхплотных ядер, взрываются и рассеивают эти элементы по всему космосу.

Сверхновые производят «тяжелые» элементы, такие как большинство металлов. Эти элементы необходимы для создания каменистых планет, таких как Земля, а также биологических существ. В целом, количество сверхновых служит важной проверкой моделей звездообразования и создания тяжелых элементов во Вселенной.

Телескопы следующего поколения, в том числе космический телескоп Nancy Grace Roman и космический телескоп Джеймс Уэбб, будут обнаруживать инфракрасный свет, как и Спитцер. «Наше исследование показало, что модели звездообразования более согласуются с частотой появления сверхновых, чем считалось ранее», — сказал Ори Фокс. «И, обнаружив эти скрытые сверхновые, Спитцер подготовил почву для новых видов открытий с помощью космических телескопов нового поколения».