Astronomowie odkryli najodleglejszą supernową, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, wybuchającą z gwiazdy wkrótce po wyłonieniu się Wszechświata z pierwotnej ciemności. Odkrycie, którego dokonał Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), zapewnia bezprecedensowy wgląd w narodziny i śmierć pierwszych gwiazd wszechświata – masywnych, pierwotnych słońc, które znacznie różniły się od tych, które istnieją dzisiaj.
Problemy badania wczesnych supernowych
Supernowe, katastrofalne eksplozje umierających gwiazd, należą do najbardziej spektakularnych wydarzeń we Wszechświecie. Jednakże światło pochodzące z tych wydarzeń we wczesnym Wszechświecie dociera do Ziemi miliardy lat później, stając się coraz słabsze na tak ogromnych odległościach. Większość supernowych jest zbyt słaba, aby można je było wykryć z tak ekstremalnych odległości, z wyjątkiem supernowych typu Ic, które emitują szczególnie jasne promienie gamma. Częściej spotykane supernowe typu II, które powstają, gdy masywnym gwiazdom kończy się paliwo, są zwykle niewidoczne na takich głębokościach.
SN Eos: Przełom dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu
Naukowcy pod kierownictwem Davida Coultera z Johns Hopkins University pokonali tę przeszkodę, badając SN Eos, supernową typu II, która istniała zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu. Kluczem do tej obserwacji było soczewkowanie grawitacyjne : supernowa pojawiła się za masywną gromadą galaktyk, której grawitacja zwiększyła dziesięciokrotnie jej światło, dzięki czemu była możliwa do zaobserwowania. To naturalne wzmocnienie pozwoliło na szczegółową analizę spektroskopową – było to pierwsze takie potwierdzenie istnienia supernowej w tej odległości.
Implikacje dla składu wczesnego Wszechświata
Widmo SN Eos pokazuje, że gwiazda, która eksplodowała, zawierała niezwykle mało ciężkich pierwiastków – mniej niż 10% tego, co znajduje się w naszym Słońcu. Potwierdza to modele teoretyczne sugerujące, że wczesny Wszechświat składał się głównie z wodoru i helu, ponieważ cięższe pierwiastki nie powstały jeszcze w wyniku ewolucji gwiazd.
„To natychmiast mówi nam, w jakim typie populacji gwiazd [gwiazda] eksplodowała” – mówi Or Graur z Uniwersytetu w Portsmouth, podkreślając znaczenie tych dowodów dotyczących składu.
Wiek rejonizacji i kosmicznej przejrzystości
SN Eos istniał zaledwie kilkaset milionów lat po erze rejonizacji. To był punkt zwrotny, kiedy światło pierwszych gwiazd zjonizowało neutralny gazowy wodór, zamieniając nieprzezroczysty Wszechświat w przezroczysty dla promieniowania. To sprawia, że SN Eos jest w rzeczywistości najodleglejszą supernową, jaką możemy mieć nadzieję zaobserwować, co stanowi niemal granicę naszych możliwości bezpośredniego badania wczesnego Wszechświata.
Dlaczego to jest ważne
Badanie pojedynczych gwiazd we wczesnym Wszechświecie jest niezwykle rzadkie. Zazwyczaj astronomowie wnioskują o właściwościach wczesnych galaktyk na podstawie zbiorczego światła wielu gwiazd. SN Eos zapewnia wyjątkową okazję do badania pojedynczej gwiazdy z takich odległości, ujawniając, że gwiazdy we wczesnym Wszechświecie zasadniczo różniły się od gwiazd w naszym lokalnym Wszechświecie. Ten przełom pomaga udoskonalić naszą wiedzę na temat populacji gwiazd, tempa powstawania gwiazd i warunków panujących wkrótce po narodzinach Wszechświata.
Ta obserwacja wyznacza nową erę w astronomii supernowych. Patrząc głębiej w przeszłość wszechświata, możemy zrekonstruować warunki, które ukształtowały pierwsze gwiazdy i ostatecznie wszechświat, który widzimy dzisiaj.
