Międzynarodowy zespół naukowców przeprowadził nowe obserwacje niezwykłej supernowej, odkrywając najbardziej ubogą w metale eksplozję gwiazdową, jaką kiedykolwiek zaobserwowano.
Ta rzadka supernowa, nazwana 2023ufx, powstała w wyniku zapadnięcia się jądra czerwonego nadolbrzyma, który eksplodował na obrzeżach pobliskiej galaktyki karłowatej. Wyniki badań wykazały, że obserwacje zarówno tej supernowej, jak i galaktyki, w której została odkryta, charakteryzują się niską metalicznością, co oznacza, że brakuje w nich pierwiastków cięższych niż wodór lub hel.
Ponieważ metale wytwarzane w supernowych wpływają na ich właściwości, w tym na sposób, w jaki gwiazdy ewoluują i umierają, dowiedzenie się więcej o ich powstawaniu może powiedzieć astronomom wiele o stanie Wszechświata w momencie jego powstania, zwłaszcza że w czasie jego narodzin zasadniczo nie było żadnych metali, powiedział Michael Tucker, główny autor artykułu i pracownik Centrum Kosmologii i Fizyki AstroCząstek na Uniwersytecie Stanowym Ohio.
Jeśli jesteś kimś, kto chce przewidzieć, jak powstała Droga Mleczna, chcesz mieć dobre pojęcie o tym, jak pierwsze eksplodujące gwiazdy dały początek następnemu pokoleniu – powiedział Tucker. Zrozumienie tego daje naukowcom świetny przykład tego, jak te pierwsze obiekty wpłynęły na swoje otoczenie.
W szczególności galaktyki karłowate są użytecznymi lokalnymi odpowiednikami warunków, jakich naukowcy mogliby się spodziewać we wczesnym Wszechświecie. Dzięki nim astronomowie wiedzą, że podczas gdy pierwsze galaktyki były ubogie w metale, wszystkie duże, jasne galaktyki w pobliżu Drogi Mlecznej miały dużo czasu na eksplozje gwiazd i zwiększenie zawartości metali, powiedział Tucker.
Ilość metali zawartych w supernowych wpływa również na takie aspekty, jak liczba reakcji jądrowych, które mogą w niej zachodzić lub jak długo jej eksplozja pozostaje jasna. Jest to również jeden z powodów, dla których wiele gwiazd o niskiej masie może czasami zapadać się w czarne dziury.
Wyniki zostały niedawno opublikowane w The Astrophysical Journal.
Chociaż zjawisko zaobserwowane przez zespół Tuckera jest dopiero drugą supernową o niskiej metaliczności, najbardziej niezwykłe jest jej położenie względem Drogi Mlecznej, powiedział Tucker.
Zazwyczaj supernowe ubogie w metale, które astronomowie spodziewaliby się znaleźć, byłyby prawdopodobnie zbyt słabe, aby dostrzec je z naszej Galaktyki ze względu na ich odległość. Obecnie, dzięki pojawieniu się potężnych i instrumentów, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, wykrywanie odległych galaktyk ubogich w metale stało się wykładniczo łatwiejsze.
W pobliskim Wszechświecie nie ma zbyt wielu miejsc ubogich w metale, a przed JWST trudno było je znaleźć – powiedział Tucker.
Ale obserwacja 2023ufx okazała się szczęśliwym zbiegiem okoliczności dla naukowców. Nowo odkryte obserwacje tej konkretnej supernowej ujawniły, że wiele jej właściwości i zachowań wyraźnie różni się od innych supernowych w pobliskich galaktykach.
Na przykład, jasność tej supernowej utrzymywała się na stałym poziomie przez około 20 dni, zanim spadła, podczas gdy jasność jej bogatych w metale odpowiedników trwała zwykle około 100 dni. Badanie wykazało również, że podczas eksplozji wyrzucona została duża ilość szybko poruszającej się materii, co sugeruje, że musiała ona bardzo szybko wirować w momencie wybuchu.
Wynik ten sugeruje, że szybko wirujące gwiazdy ubogie w metale musiały być stosunkowo powszechne w początkach istnienia Wszechświata, powiedział Tucker. Teoria jego zespołu zakłada, że supernowa prawdopodobnie miała słabe wiatry gwiazdowe – strumienie cząstek emitowanych z atmosfery gwiazdy – które doprowadziły ją do wytworzenia i uwolnienia tak dużej ilości energii.
Ogólnie rzecz biorąc, ich obserwacje stanowią podstawę dla astronomów do lepszego zbadania, w jaki sposób gwiazdy ubogie w metale mogą pomóc niektórym teoretykom w dokładniejszym modelowaniu zachowania supernowych we wczesnym Wszechświecie.
Jeśli jesteś kimś, kto chce przewidzieć, jak galaktyki tworzą się i ewoluują, pierwszą rzeczą, której potrzebujesz, jest dobre wyobrażenie o tym, jak pierwsze eksplodujące gwiazdy wpłynęły na swoją lokalną okolicę – powiedział Tucker.
Przyszłe badania mogą mieć na celu ustalenie, czy supernowa była w pewnym momencie większa, czy tylko dlatego, że była supermasywną gwiazdą, czy też jej materia została rozerwana przez jeszcze nieodkrytego towarzysza.
Do tego czasu badacze będą musieli poczekać na udostępnienie większej ilości danych.
Jesteśmy na tak wczesnym etapie ery JWST, że wciąż odkrywamy tak wiele rzeczy, których nie rozumiemy na temat galaktyk – powiedział Tucker. W dłuższej perspektywie mamy nadzieję, że te badania będą stanowić punkt odniesienia dla podobnych odkryć.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
OSU
