Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ανακάλυψε τον πιο αρχαίο και πιο απομακρυσμένο υπερκαινοφανή αστέρας ή σουπερνόβα (supernova) που έχει παρατηρηθεί ποτέ – μια κοσμική έκρηξη που συνέβη όταν το σύμπαν ήταν μόλις 1,8 δισεκατομμύρια ετών.
Η αρχαία αστρική έκρηξη αποκαλύφθηκε μεταξύ 80 άλλων σε ένα κομμάτι του ουρανού που, από τη δική μας οπτική γωνία στη Γη, είναι περίπου το πλάτος ενός κόκκου ρυζιού που τον κρατάτε στο χέρι σας. Αυτό δείχνει πόσο μικρό είναι ένα τμήμα του ουρανού, με το οποίο μπορούμε να συγκρίνουμε την έκταση που καλύπτουν οι 81 υπερκαινοφανείς που ανακαλύφθηκαν.
Οι υπερκαινοφανείς αστέρες είναι μεταβατικά αντικείμενα, καθώς η φωτεινότητά τους αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Αυτό κάνει τον νέο εντοπισμό αυτού του μεγάλου αριθμού μακρινών εκρήξεων σουπερνόβα ιδιαίτερα σημαντικό, καθώς η μελέτη τους θα μπορούσε να παράσχει σημαντικές πληροφορίες για αναπάντητα ερωτήματα σχετικά με τον τρόπο που εξελίχθηκε το πρώιμο σύμπαν. Οι ερευνητές παρουσίασαν τα ευρήματά τους στις 10 Ιουνίου στη 244η συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείαςστο Μάντισον του Γουισκόνσιν
«Ανοίγουμε ουσιαστικά ένα νέο παράθυρο στο μεταβατικό σύμπαν», δήλωσε ο Matthew Siebert, ένας αστρονόμος που ηγείται της φασματικής ανάλυσης των υπερκαινοφανών. «Ιστορικά, κάθε φορά που το έχουμε κάνει αυτό, έχουμε βρει εξαιρετικά συναρπαστικά πράγματα – πράγματα που δεν περιμέναμε».
Οι δύο κατηγορίες σουπερνόβα
Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες σουπερνόβα: Οι υπερκαινοφανείς κατάρρευσης πυρήνα και οι υπερκαινοφανείς θερμονουκλεικής εκρήξεως:
Εκρήξεις της πρώτης κατηγορίας συμβαίνουν όταν αστέρια με μάζες τουλάχιστον οκτώ φορές μεγαλύτερες από τον ήλιο μας εξαντληθούν από καύσιμα και καταρρεύσουν στον εαυτό τους, πριν επεκταθούν ξανά προς τα έξω σε μια γιγαντιαία έκρηξη.
Η δεύτερη κατηγορία, γνωστή ως υπερκαινοφανείς τύπου Ia, συμβαίνει όταν δύο άστρα – το ένα από τα οποία είναι ο κατεστραμμένος πυρήνας ενός άστρου που ονομάζεται λευκός νάνος – περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. Αυτό προκαλεί τον λευκό νάνο να “κλέψει” υδρογόνο από το άλλο άστρο με το οποίο περιφέρεται, δημιουργώντας μια ανεξέλεγκτη αντίδραση που καταλήγει σε μια γιγαντιαία θερμοπυρηνική έκρηξη.
Οι υπερκαινοφανείς τύπου Ia παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους αστροφυσικούς επειδή οι εκρήξεις τους θεωρείται ότι έχουν πάντα την ίδια φωτεινότητα. Αυτό τις καθιστά “τυπικά κεριά” με τα οποία οι αστρονόμοι μπορούν να μετρήσουν τεράστιες αποστάσεις και να υπολογίσουν το ρυθμό διαστολής του σύμπαντος, που ονομάζεται σταθερά του Hubble.
Ωστόσο, οι προσπάθειες μέτρησης της σταθεράς του Hubble χρησιμοποιώντας αυτά τα τυπικά κεριά και άλλες μεθόδους έχουν οδηγήσει σε μια ανησυχητική διαφωνία – το σύμπαν φαίνεται να διαστέλλεται με διαφορετικούς ρυθμούς ανάλογα με το πού κοιτάμε. Αυτό το πρόβλημα, γνωστό ως “ένταση του Hubble”, έχει αμφισβητήσει σημαντικά το επικρατέστερο κοσμολογικό μοντέλο και έχει καταστήσει την αναζήτηση τυπικών κεριών σε ολόκληρη τη διάρκεια ζωής του σύμπαντος ένα σημαντικό εγχείρημα για τους αστρονόμους.
Πώς εντοπίστηκαν οι αρχαίοι υπερκαινοφανείς αστέρες
Οι ερευνητές εντόπισαν τους αρχαίους υπερκαινοφανείς χρησιμοποιώντας δεδομένα από την Έρευνα Προηγμένων Βαθέων Εξωγαλακτικών Αντικειμένων του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb (JADES). Η έρευνα αυτή πραγματοποιήθηκε με τη λήψη πολλαπλών εικόνων του ίδιου τμήματος του ουρανού σε διαστήματα ενός έτους. Εξετάζοντας τα νέα σημεία φωτός που εμφανίστηκαν ή εξασθένησαν μεταξύ διαδοχικών εικόνων, οι ερευνητές εντόπισαν τους υπερκαινοφανείς, μερικοί από τους οποίους ήταν εκρήξεις τύπου Ia.
Τώρα που έχουν εντοπίσει τις εξαιρετικά απομακρυσμένες εκρήξεις άστρων, οι ερευνητές θα τις μελετήσουν πιο προσεκτικά για να καθορίσουν τη μεταλλική τους σύσταση και τις ακριβείς αποστάσεις τους. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτό θα τους βοηθήσει να κατανοήσουν τα άστρα από τα οποία προήλθαν οι εκρήξεις, καθώς και τις συνθήκες του “πρώιμου εφηβικού” σύμπαντος στο οποίο συνέβησαν.
«Αυτό είναι πραγματικά το πρώτο μας δείγμα του πώς μοιάζει το σύμπαν υψηλής μετατόπισης προς το ερυθρό [απομακρυσμένο] για την επιστήμη των μεταβατικών φαινομένων», δήλωσε ο Justin Pierel, αστρονόμος της ομάδας JADES. «Προσπαθούμε να προσδιορίσουμε αν οι απομακρυσμένοι υπερκαινοφανείς είναι ουσιαστικά διαφορετικοί από ή πολύ όμοιοι με αυτό που βλέπουμε στο κοντινό σύμπαν».