Когда массивная звезда сжигает свое ядерное топливо, она разрушается и вспыхивает в виде сверхновой. Свет от этой вспышки распространяется на миллионы световых лет по всему космосу.

An illustration of a supernova explosion. mirror-images/iStock

Наблюдения за сверхновыми в реальном времени явление крайне редкое. Тем не менее, недавно группа астрономов, изучая данные, собранные космическим телескопом "Хаббл", обнаружила изображения, показывающие самые ранние стадии вспышки сверхновой звезды.

Ученые нашли впечатляющую коллекцию снимков в архивных изображениях Хаббла и пришли к выводу, что они были сделаны в течение нескольких часов после коллапса звезды. Свои заключения они изложили в статье, опубликованной сегодня в журнале Nature.

"Мы ожидали обнаружить несколько переходных процессов, которые были пропущены в ходе предыдущих поисков, но очень удивились, обнаружив несколько изображений сверхновой звезды", - рассказывает Венлей Чен, постдокторант Университета Миннесоты и руководитель исследования. "Снимки, быстро эволюционирующей сверхновой, были полной неожиданностью".

Galaxy Cluster Abell 370

Наблюдая за эволюцией сверхновой

Быстро формирующаяся сверхновая находится в скоплении галактик Abell 370 на расстоянии более 5 млн световых лет от нас. Она была запечатлена Хабблом еще в декабре 2010 года. Чен и его коллеги поставили перед собой цель изучить слабые оптические переходные процессы в архивных данных Хаббла, однако они были крайне удивлены, обнаружив нечто более масштабное.

Всего, астрофизики обнаружили три гравитационно линзированных изображения сверхновой. Гравитационное линзирование наблюдается, когда массивный объект, например, скопление галактик, заставляет пространственное время искривляться вокруг него, действуя как линза для проходящего света. Благодаря этой линзе такие объекты, как галактики и звезды, значительно увеличиваются в размерах. Одним из самых свежих примеров может служить первое научное изображение SMACS 023, полученное космическим телескопом Джеймс Вебб, которое включает в себя несколько эпизодов гравитационного линзирования.

На трех изображениях с гравитационным линзированием показаны ранние фазы развития сверхновой, причем на первом из них звезды видны всего через шесть часов после взрыва звезды. Произведя необходимые расчеты, ученые пришли к выводу, что возраст сверхновой составляет примерно 11,5 млрд. лет.

Wenlei Chen and colleagues' supernova observations. NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen (UMN), Patrick Kelly (UMN), Hubble Frontier Fields  

Джеймс Уэбб обнаружит еще больше сверхновых

"В условиях быстро меняющейся Вселенной звезды не могут быть обнаружены ни одним из существующих телескопов, если только не будет экстремального увеличения от гравитационных линз", - продолжает Чен. "Наблюдение за ранними стадиями сверхновых позволит нам определить их прародителей и измерить их масштабы. Такие наблюдения открывают перед астрономами перспективу изучения отдельных массивных звезд в ранней Вселенной".

Анализируя яркость различных изображений, ученые установили, что сверхновая быстро остывала в течение примерно восьми дней. По их расчетам, звезда, скорее всего, была в 530 раз больше Солнца, что вполне соответствовало размерам красного сверхгиганта. Анализируя яркость различных изображений, ученые установили, что сверхновая быстро остывала в течение примерно восьми дней. По их расчетам, звезда, скорее всего, была в 530 раз больше Солнца, что соответствует красному сверхгиганту.

 Чен пояснил, что "открытие далеких сверхновых с коллапсирующим ядром позволит нам больше узнать о звездообразовании и эволюции галактик в ранней Вселенной". В будущем учёные планируют провести наблюдения за еще более далекими сверхновыми с помощью телескопа NASA James Webb, который уже в первый месяц своей научной деятельности запечатлел вспышку сверхновой. "Космическая обсерватория James Webb станет мощным инструментом для поиска далеких сверхновых с красным смещением благодаря улучшенному угловому разрешению и широкому охвату длин волн в ближнем и среднем инфракрасном диапазонах", - заключил Чен.

Источники: Journal Nature
1. (https://www.nature.com/articles/s41586-022-05252-5)
2. (https://hubblesite.org/contents/media/images/2018/39/4229-Image.html)