Astronomové objevili dosud nejvzdálenější pozorovanou supernovu, která vybuchla z hvězdy krátce poté, co se vesmír vynořil ze své prvotní temnoty. Objev, který umožnil James Webb Space Telescope (JWST), poskytuje bezprecedentní pohled na zrození a smrt prvních hvězd ve vesmíru – hmotných, prvotních sluncí, která se výrazně lišila od těch, která existují dnes.
Problémy studia časných supernov
Supernovy, katastrofické výbuchy umírajících hvězd, patří k nejpozoruhodnějším událostem ve vesmíru. Světlo z těchto událostí v raném vesmíru však dopadá na Zemi o miliardy let později a na tak obrovské vzdálenosti je stále slabší. Většina supernov je příliš slabá na to, aby mohla být detekována na tak extrémní vzdálenosti, s výjimkou supernov typu Ic, které vyzařují zvláště jasné gama paprsky. Běžnější supernovy typu II, ke kterým dochází, když hmotným hvězdám dojde palivo, jsou v takových hloubkách obvykle neviditelné.
SN Eos: Průlom díky gravitační čočce
Vědci vedení Davidem Coulterem z Johns Hopkins University tuto překážku překonali studiem SN Eos, supernovy typu II, která existovala pouhou miliardu let po velkém třesku. Klíčem k tomuto pozorování byla gravitační čočka : supernova se objevila za masivní kupou galaxií, jejíž gravitace zvýšila své světlo desetinásobně, takže byla pozorovatelná. Toto přirozené vylepšení umožnilo podrobnou spektroskopickou analýzu – první takové potvrzení pro supernovu v této vzdálenosti.
Důsledky pro složení raného vesmíru
Spektrum SN Eos ukazuje, že hvězda, která explodovala, obsahovala extrémně málo těžkých prvků – méně než 10 % toho, co je obsaženo v našem Slunci. To podporuje teoretické modely naznačující, že raný vesmír se skládal hlavně z vodíku a hélia, protože těžší prvky ještě nebyly vytvořeny hvězdnou evolucí.
„To nám okamžitě říká, v jakém typu hvězdné populace [hvězda] explodovala,“ říká Or Graur z University of Portsmouth a zdůrazňuje důležitost tohoto důkazu o složení.
Věk reionizace a kosmické průhlednosti
SN Eos existoval jen několik set milionů let po éře reionizace. To byl bod obratu, kdy světlo prvních hvězd ionizovalo neutrální vodíkový plyn a změnilo neprůhledný vesmír na vesmír propustný pro záření. Díky tomu je SN Eos skutečně nejvzdálenější supernovou, kterou můžeme doufat, že budeme pozorovat, což představuje téměř limit v naší schopnosti přímo studovat raný vesmír.
Proč je to důležité
Studium jednotlivých hvězd v raném vesmíru je extrémně vzácné. Astronomové obvykle odvozují vlastnosti raných galaxií z kolektivního světla mnoha hvězd. SN Eos poskytuje jedinečnou příležitost studovat jedinou hvězdu na tyto vzdálenosti a odhaluje, že hvězdy v raném vesmíru byly zásadně odlišné od hvězd v našem místním vesmíru. Tento průlom pomáhá upřesnit naše chápání hvězdných populací, rychlosti tvorby hvězd a podmínek, které panovaly krátce po zrození vesmíru.
Toto pozorování znamená novou éru v astronomii supernov. Když se podíváme hlouběji do minulosti vesmíru, můžeme rekonstruovat podmínky, které formovaly první hvězdy a nakonec i vesmír, který vidíme dnes.
