JWST відкрив приховану в пилу приречену зорю

Нові спостереження космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) вказують на те, що масивні червоні надгіганти можуть бути причиною більшості наднових, як передбачено теорією, але рідко спостерігаються, оскільки приховані в пилу.

Про відкриття розповідають в Північно-Західному університеті, передають OstanniPodii.com.

За допомогою JWST міжнародна команда вперше ідентифікувала зорю-джерело наднової, або її попередницю, в середньому інфрачервоному діапазоні. Ці спостереження — в поєднанні з архівними зображеннями від космічного телескопа «Габбл» — показали, що вибух стався від масивної зорі-червоного надгіганта, оповитої непередбаченим пиловим покривом.

Це відкриття може допомогти розгадати загадку, тривалістю у десятиліття, чому масивні червоні надгіганти рідко вибухають. Адже теоретичні моделі передбачають, що червоні надгіганти повинні відповідати за більшість наднових з колапсом ядра. Нове дослідження показує, що ці зорі дійсно вибухають, але просто приховані від очей у товстих хмарах пилу. Завдяки новим можливостям JWST астрономи нарешті можуть проникнути крізь пил, щоб побачити ці явища, заповнивши прогалину між теорією та спостереженнями.

Дослідження було опубліковано 8 жовтня в журналі The Astrophysical Journal Letters у статті «Наднова типу II SN 2025pht в NGC 1637: червоний надгігант з багатим на вуглець навколозоряним пилом як перше виявлення JWST зорі-попередника наднової».

«Протягом багатьох десятиліть ми намагалися точно визначити, як виглядають вибухи червоних надгігантів», — сказав головний автор роботи Чарлі Кілпатрік, експерт з життя та смерті масивних зірок, який є доцентом-дослідником у Центрі міждисциплінарних експлорацій і досліджень в астрофізиці Північно-Західного університету.

«Тільки зараз, завдяки JWST, ми нарешті маємо якісні дані та інфрачервоні спостереження, які дозволяють нам точно визначити тип червоного надгіганта, що вибухнув, і те, як виглядало його безпосереднє оточення. Ми чекали, коли це станеться — коли в галактиці, яку вже спостерігав JWST, вибухне наднова. Ми об′єднали набори даних Габбла й JWST, щоб вперше повністю схарактеризувати цю зорю», - вказав Кілпатрік.

Найчервоніша й найзапиленіша попередниця, яка коли-небудь спостерігалася

За допомогою Автоматизованої системи спостереження за надновими по всьому небі астрономи вперше виявили наднову, названу SN2025pht, 29 червня 2025 року. Її світло подолало відстань від галактики NGC 1637, розташованої за 40 мільйонів світлових років від Землі.

Порівнюючи зображення NGC 1637, зроблені телескопами «Габбл» і JWST до та після вибуху зорі, дослідники знайшли попередницю SN2025pht. Вона відразу привернула увагу — надзвичайно яскрава й неймовірно червона. Хоча зоря світила приблизно у 100 000 разів яскравіше за наше Сонце, навколишній пил затуляв більшу частину цього світла. Пилова завіса була настільки густою, що зоря виглядала у 100 разів тьмянішою у видимому світлі, ніж вона виглядала б без пилу. Оскільки пил блокував коротші, блакитніші довжини хвиль світла, зоря також виглядала напрочуд червоною.

«Це найчервоніший, найзапиленіший червоний надгігант, який ми бачили, що вибухає як наднова», — сказав Асвін Суреш, аспірант з фізики та астрономії у Коледжі мистецтв і наук Вайнберга Північно-Західного університету, який є ключовим співавтором статті.

Червоні надгіганти — масивні зорі на пізніх стадіях свого життя — є одними з найбільших зірок у Всесвіті. Коли їхні ядра колапсують, вони вибухають як наднові Типу II, залишаючи після себе або нейтронну зорю, або чорну діру. Найбільш відомим прикладом червоного надгіганта є Бетельгейзе, яскрава червонувата зоря в плечі сузір′я Оріона.

«SN2025pht дивує тим, що вона здавалася набагато червонішою, ніж майже будь-який інший червоний надгігант, який ми бачили, що вибухає як наднова», — додав Кілпатрік. «Це говорить нам про те, що попередні вибухи могли бути набагато яскравішими, ніж ми думали, оскільки ми не мали такої якості інфрачервоних даних, яку зараз може надати JWST».

Підказки, приховані в пилу

Перебування в пилу може допомогти пояснити, чому астрономи так довго не могли знайти червоних надгігантів-попередників наднових. Більшість масивних зірок, які вибухають як наднові, є найяскравішими та найсвітлішими об′єктами на небі. Отже, теоретично, їх повинно бути легко помітити до того, як вони вибухнуть. Але це не так.

Астрономи припускають, що наймасивніші зорі, що старіють, також можуть бути найзапиленішими. Ці товсті шари пилу можуть затемнювати світло зірок до повної невидимості. Нові спостереження JWST підтверджують цю гіпотезу.

«Я виступав на користь такого тлумачення, але навіть я не очікував побачити такий крайній приклад, як SN2025pht», — каже Кілпатрік. «Це могло б пояснити, чому ці більш масивні надгіганти відсутні, оскільки вони, як правило, більш запилені».

Окрім самої присутності пилу, склад пилу також був дивним. Хоча червоні надгіганти, як правило, виробляють багатий киснем силікатний пил, пил цієї зорі виявився багатим на вуглець. Це свідчить про те, що потужна конвекція в останні роки життя зорі могла вимити вуглець з глибин, збагативши її поверхню та змінивши тип пилу, який вона виробляла.

«Інфрачервоні довжини хвиль наших спостережень перекриваються з важливою особливістю силікатного пилу, яка характерна для деяких спектрів червоних надгігантів», — каже Кілпатрік. «Це свідчить про те, що вітер був дуже багатий на вуглець і менш багатий на кисень, що також було дещо дивним для червоного надгіганта такої маси».

Нова ера для зірок, що вибухають

Нове дослідження є першим випадком, коли астрономи використовували JWST для безпосередньої ідентифікації зорі-попередниці наднової, що відкриває шлях до багатьох інших відкриттів. Захоплюючи світло в ближньому та середньому інфрачервоному спектрі, JWST може виявляти приховані зорі та надавати відсутні фрагменти інформації про те, як живуть і вмирають наймасивніші зорі.

Зараз команда шукає подібні червоні надгіганти, які в майбутньому можуть вибухнути як наднові. Спостереження за допомогою прийдешнього космічного телескопа NASA Ненсі Грейс Роман можуть допомогти в цих пошуках. Цей телескоп матиме роздільну здатність, чутливість і покриття інфрачервоного діапазону, необхідні для спостереження за цими зорями і, можливо, для фіксації їх мінливості, коли вони викидають великі кількості пилу наприкінці свого життя.

«Із запуском JWST і майбутнім запуском Роман, це дивовижний час для вивчення масивних зірок і попередників наднових», — каже Кілпатрік. «Якість даних і нових відкриттів, які ми зробимо, перевершить все, що спостерігалося за останні 30 років».

• телескоп Вебба
• Наднові