Svetloba ene najbolj oddaljenih doslej raziskanih eksplozij zvezde je do Zemlje potovala približno 11,7 milijarde let. Vesoljski teleskop James Webb je astronomom omogočil podrobnejši pogled na supernovo SN 2023aeaf in s tem v obdobje, ko je bilo vesolje staro le okoli dve milijardi let. Odkritje ponuja redek vpogled v smrt masivnih zvezd v zelo mladem vesolju.

Ena najbolj oddaljenih raziskanih eksplozij zvezde, katere svetloba je do nas potovala približno 11,7 milijarde let. (foto: Dnevne Novice / AI ilustracija)

Eksplozija iz časa, ko je bilo vesolje staro le okoli dve milijardi let

Supernovo SN 2023aeaf so astronomi odkrili v okviru programa COSMOS-Web, obsežnega projekta za raziskovanje globokega vesolja z vesoljskim teleskopom James Webb. Raziskovalci so njen rdeči premik spektroskopsko določili pri z = 3,195, s čimer se uvršča med supernove z najvišjim doslej spektroskopsko izmerjenim rdečim premikom. Rezultati so objavljeni v znanstveni reviji The Astrophysical Journal.

Številka z = 3,195 sama po sebi večini bralcev ne pove veliko, časovna razdalja pa razsežnost odkritja pokaže precej jasneje. Svetloba SN 2023aeaf je do nas potovala približno 11,7 milijarde let. Eksplozijo zato opazujemo takšno, kot se je zgodila v času, ko je bilo vesolje staro približno dve milijardi let in precej drugačno od današnjega.

Pred smrtjo je lahko imela okoli 12 Sončevih mas

Primerjava spreminjanja svetlosti in barve objekta z modeli različnih supernov je pokazala 97,2-odstotno verjetnost, da gre za supernovo tipa II. Takšne eksplozije zaznamujejo konec življenja masivnih zvezd, ki so ob smrti še obdane z zunanjo plastjo, bogato z vodikom. Ko jedrske reakcije ne morejo več vzdrževati zvezde, se njeno jedro sesede in sproži silovito eksplozijo.

Modeli se najbolje ujemajo s predhodnico z maso približno 12 Sonc. Zvezdo naj bi pred eksplozijo obdajalo še okoli pol Sončeve mase materiala, kar kaže, da je že pred smrtjo izgubljala velike količine snovi. Raziskovalci pri teh ocenah ostajajo previdni, saj zaradi omejenega števila opazovanj mase zvezde in okoliškega materiala ni mogoče določiti z veliko natančnostjo.

Po poročanju Phys.org je bila supernova v zgodnejši fazi opazovanja izrazito vroča in modra. Takšne lastnosti bi lahko pojasnil udarni val eksplozije, ki je trčil v gosto snov, odvrženo z zvezde že pred njeno smrtjo. Astronomom prav ta material omogoča, da sklepajo tudi o dogajanju v zadnjem obdobju življenja zvezde, čeprav so od njene smrti minile milijarde let.

Pomembna ni le eksplozija, ampak tudi njena galaksija

James Webb je raziskovalcem omogočil tudi preučevanje galaksije, v kateri je SN 2023aeaf eksplodirala. Gre za razmeroma majhno galaksijo z aktivnim nastajanjem novih zvezd in nizko vsebnostjo težjih kemičnih elementov – okolje, značilno za precej mlajše vesolje.

Podatki, zbrani v zbirki IPAC pri Caltechu, kažejo, da se SN 2023aeaf pridružuje majhnemu, vendar vse večjemu številu zelo oddaljenih supernov, ki nastanejo ob sesutju jedra masivne zvezde. Raziskovanje takšnih eksplozij astronomom omogoča neposrednejšo primerjavo smrti zvezd v zgodnjem vesolju s supernovami, ki jih opazujejo v naši kozmični soseščini.

Razlika je pomembna tudi zaradi kemičnega razvoja vesolja. Masivne zvezde so v svoji notranjosti ustvarjale elemente, težje od vodika in helija, njihove eksplozije pa so del tega materiala razpršile v okolico. Iz njega so pozneje nastajale nove generacije zvezd in planetov, zato zelo oddaljene supernove razkrivajo tudi, kako se je skozi milijarde let spreminjala kemična sestava galaksij.

James Webb premika mejo opazovanja vse globlje v preteklost

Ena največjih Webbovih prednosti je opazovanje infrardeče svetlobe. Zaradi širjenja vesolja se svetloba zelo oddaljenih objektov na poti do Zemlje raztegne proti daljšim valovnim dolžinam, zato lahko teleskop zazna in preučuje dogodke, ki so bili za starejše observatorije bistveno težje dosegljivi.

SN 2023aeaf ni edini primer, pri katerem Webb razkriva nenavadne objekte iz oddaljenega vesolja. Nedavno smo poročali tudi o nenavadni »zvezdi s črno luknjo«, katere raziskovanje je odprlo nova vprašanja o nastanku nekaterih najbolj ekstremnih kozmičnih teles.

Pri SN 2023aeaf je dragoceno predvsem to, koliko informacij so astronomi uspeli pridobiti iz tako stare svetlobe. Ne vidijo le oddaljene svetle pike, temveč lahko ocenjujejo vrsto eksplozije, lastnosti zvezde pred smrtjo in okolje njene galaksije. Svetloba, ki je krenila proti nam pred približno 11,7 milijarde let, tako danes razkriva, kako so masivne zvezde umirale v enem najzgodnejših obdobij razvoja vesolja.