Svemirski teleskop Džejms Veb je možda pronašao jednu od najudaljenijih supernova ikada zabeleženih, koja je eksplodirala samo 1,15 milijardu godina nakon Velikog praska. Rad je objavljen na arXiv serveru za preprinte 29. septembra.

U tom razdoblju mnoge galaksije su stvarale zvezde mnogo intenzivnije nego danas. Masivne zvezde, koje kratko žive i završavaju život supernovama su zato važne za proučavanje ranog svemira. Talasna dužina njihove svetlost se rasteže prema crvenom delu spektra pa ih je teško posmatrati.

„Na svom vrhuncu, supernova sija oko 8 milijardi puta jače od Sunca… gotovo istom jačinom kao ceo Mlečni put”, izjavio je za Live Science koautor studije Sjaohui Fan, opservacioni kosmolog i profesor astronomije na Univerzitetu u Arizoni. „Tokom eksplozije, ona oslobađa energiju koju Sunce emituje tokom perioda od oko 2 milijarde godina.”

Astronomi predvođeni Ming-Jang Džuangom, opservacionim astrofizičarem i prvim autorom studije, sa Univerziteta Ilinois u Urbana-Šampejnu su otkrili prolazni događaj (tranzijent) na crvenom pomaku z = 5, u oblasti koja nije pod gravitacionim sočivom. Pojava je otkrivena u okviru programa NEXUS Treasury, u kojem STDžV povremeno pretražuje delove neba u potrazi za drevnim eksplozijama. Galaksija u kojoj se dogodila eksplozija je bila predmet posmatranja tokom prethodnih nekoliko godina, a sama supernova je zabeležena 7. avgusta ove godine.

Novootkrivena supernova AT 2026abck blista na temperaturi od oko 17 000°C. Modelovanjem zračenja procenjeno je da poluprečnik fotosfere iznosi oko 46 astronomskih jedinica, približno koliko i udaljenost Plutona od Sunca u blizini njegove najudaljenije tačke putanje. Njena luminoznost je od oko 3 × 10³⁶ J/s (W).

Galaksija ID101411u kojoj se nalazi ova supernova ima masu od oko 6,3 milijarde Sunčevih masa i „stvara nove zvezde više od deset puta brže nego naš Mlečni put”, kaže Mingjang Džuang. Njen crveni pomak od z = 5,017 pokazuje da se svemir od vremena kada je svetlost emitovana proširio približno šest puta, izraženo odnosom današnjeg i tadašnjeg faktora širenja.

Stopa nastanka zvezda između 14 i 21 mase Sunca godišnje je tipično za taj period. Značajno se razlikuje od matične galaksije supernove SN Eos, jedine supernove na toj udaljenosti potvrđena spektroskopski.

Matična galaksija sadrži zvezde čija ukupna masa iznosi oko 6 milijardi masa Sunca. Kao i druge rane galaksije, ID101411 ima manju metalnost od Sunca. U astronomiji se metalima nazivaju svi hemijski elementi teži od helijuma. Njihova zastupljenost raste tokom kosmičke istorije, jer ih zvezde stvaraju i rasipaju u okolni prostor.

Autori studije procenjuju da su posmatrali supernovu u stanju u kakvom bi ona bila svega 4- 10 dana nakon eksplozije. Ovakve pojave su relativno česte. Otkriti jednu toliko udaljenu „izuzetno je retko”, naglasio je Džuang. „STDžV morate više puta posmatrati isti, veoma mali deo neba, a eksplozija se mora dogoditi u pravom trenutku. Imali smo sreće.”

Ovo otkriće je ostvareno bez pomoći gravitacionog sočiva, gde gravitacija masivnog objekta savija svetlost koju emituju objekti koji se nalaze iza njega, i uvećava ih.

STDžV je otkrio više od 200 potencijalnih supernova, u galaksijama sa crvenim pomakom do oko z = 6. Iznad crvenog pomaka od z = 4 (kada je svemir bio star 1,5 milijardi godina), većina kandidata je posmatrana jednom ili nekoliko puta. Mali broj njih je zabeležen u danima neposredno nakon eksplozije. Pri z > 5, gravitacionim uvećanjem do 30 puta, na osnovu njenog spektra potvrđena je jedna supernova.

„Većina supernova na ovako velikim udaljenostima je otkrivena uz pomoć masivnog jata galaksija u prednjem planu, koje deluje kao prirodno uvećavajuće sočivo”, objasnio je Džuang. „Ovo je najudaljenija supernova koju smo zapravo videli u trenutku njenog pojavljivanja.”

Tokom posmatranja STDžV, od 28. maja 2026. ovaj izvor nije bio detektovan. Objekat se pojavio 71 dan kasnije sa magnitudom od približno 27,4, i povećanjem sjaja više od 3,6 puta. Prema zemaljskim satovima je protekao 71 dan, dok je u vremenskom okviru same supernove prošlo svega oko 12 dana.

„Budući da se svemir proširio od trenutka kada je ova svetlost emitovana, nama sve u vezi sa ovom eksplozijom deluje kao da je u usporenom snimku – odvija se oko šest puta sporije nego što se zapravo dogodilo”, objasnio je Džuang. „Promene za koje je na samoj supernovi bila potrebna jedna nedelja, iz naše perspektive traju oko šest nedelja.”

Položaj objekta izvan središta galaksije umanjuje verovatnoću da je reč o događaju plimskog razaranja zvezde crnom rupom ili o promeni sjaja aktivnog galaktičkog jezgra. Ni termonuklearna supernova tipa Ia nije povoljno objašnjenje posmatranih osobina. Emisija jakog ultraljubičastog zračenja, visoka temperatura i veliki sjaj u tako ranoj fazi nisu u skladu sa karakteristikama supernove tipa Ia.

Supernove tipa II nastaju kolapsom jezgra masivne zvezde u snažnoj eksploziji. Među 34 proučenih obližnjih supernove tipa II nijedna nije imala temperaturu iznad 15 000K nakon šestog dana, niti toliku luminoznost posle četiri dana. „AT 2026abck je vrelija i luminoznija od uobičajenih supernova tipa II u uporedivim fazama”, navodi tim u svom radu.

Sjaj više odgovara supernovi tipa II okruženoj gustim materijalom. To ukazuje na dodatni izvor energije u ranoj fazi, koji bi mogao biti posledica hlađenja udarnog talasa u proširenom omotaču ili interakciji sa pomenutim materijalom…

I dalje postoje nepoznanice u vezi sa prirodom ove drevne eksplozije. Uobičajene supernove nastale usled kolapsa jezgra, pri čemu zvezda, čija je masa između približno osam i 50 puta veća od mase Sunca, potroši svoje nuklearno gorivo, što dovodi do naglog urušavanja jezgra i naknadne eksplozije. Ova nedavno otkrivena supernova mogla bi biti jedna od najređih i najsnažnijih eksplozija u svemiru, navode autori studije.

Supernova tipa II bi trebalo brzo da izgubi sjaj u ultraljubičastom delu spektra, dok bi supersjajna supernova koja oslobađa desetine ili stotine puta više energije nego uobične supernove, postajala sve sjajnija. Ako objekat nastavi da se zagreva ili počne da se hladi će otkriti šta se tačno dešava u njenom okruženju i šta ju je uzrokovalo, ističe tim.

Supersjajna supernova u fazi porasta sjaja je mogući scenario. „Brza naknadna posmatranja AT 2026abck pomoću teleskopa STDžV će omogućiti proveru ovih različitih scenarija”, navode oni.

Spektar tranzijenta nije snimljen. Spektralna raspodela energije je rekonstruisana širokopojasnom fotometrijom. Crveni pomak je određen iz spektra matične galaksije. Za konačnu klasifikaciju neophodna je detaljna spektroskopija NIRSpec-om.

„Naše tumačenje je još uvek preliminarno”, zaključio je Džuang. „Dodatna posmatranja pružiće nam više informacija o tome o kakvoj je tačno eksploziji reč.” Ne mogu se u potpunosti isključiti drugi scenariji. Nauka napreduje, ne tako što svaku nepoznanicu odmah pretvara u siguran odgovor, što iskaz postaje kategoričniji nego što podaci dozvoljavaju, nego tako što precizno određuje granice onoga što podaci dopuštaju da zaključimo.

Izvor: LIVE SCIENCE , PHYS ORG

SVE JE FIZIKA Miša Bracić