Звезды взрываются в запыленных галактиках. Мы просто не всегда можем их увидет

Взрывающиеся звезды создают драматические световые шоу. Инфракрасные телескопы, такие как Спитцер, могут видеть сквозь мглу и давать лучшее представление о том, как часто происходят такие взрывы.

Об этом рассказывают в Лаборатории реактивного движения НАСА.

Можно было бы подумать, что сверхновые — предсмертные муки массивных звезд и одни из самых ярких, мощных взрывов во Вселенной — трудно не заметить. Однако количество этих взрывов, наблюдаемых в отдаленных частях Вселенной, не соответствует прогнозам астрофизиков.

Новое исследование, используемое данные недавно выбывшего из эксплуатации космического телескопа НАСА "Спитцер", сообщает об обнаружении пяти сверхновых, которые находясь невыявленными в оптическом свете, никогда ранее не были замечены. Спитцер наблюдал Вселенную в инфракрасном свете, проникающем сквозь пылевые облака, блокируя оптический свет — тот свет, который видят наши глаза, и который незатемненные сверхновые излучают ярче всего.

Для поиска скрытых сверхновых, исследователи посмотрели на результаты наблюдений Спитцера за 40 запыленными галактиками. (В космосе пылью называются грануло-образные частицы с консистенцией, подобной дыму.) Судя по их количеству, которое обнаружили в этих галактиках, исследование подтверждает, что сверхновые действительно случаются так часто, как ожидают ученые. Это ожидание основывается на нынешнем понимании учеными того, как эволюционируют звезды. Подобные исследования необходимы для совершенствования этого понимания, или усиливая или оспаривая определенные его аспекты.

"Эти результаты, полученные с помощью Спитцера, показывают, что оптические наблюдения, на которые мы долго опирались для выявления сверхновых, пропускают до половины взрывов звезд, происходящих во Вселенной", - сказал Ори Фокс, ученый из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, и ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале "Ежемесячные сообщения Королевского астрономического общества". "Это очень хорошая новость, что количество сверхновых, которые мы видим со Спитцером, статистически соответствует теоретическому прогнозированию".

«Несоответствие сверхновых» – то есть несоответствие между количеством предполагаемых сверхновых и количеством, наблюдаемом оптическими телескопами - не проблема в самой близкой Вселенной. Здесь галактики замедлили темпы звездообразования и, как правило, менее запылены. Однако в более отдаленных уголках Вселенной галактики выглядят моложе, производят звезды с большей скоростью и имеют большее количество пыли. Эта пыль поглощает и рассеивает оптический и ультрафиолетовый свет, не давая ему достичь телескопов. Поэтому исследователи давно аргументировали, что пропавшие сверхновые должны существовать, но их просто не видно.

"Поскольку локальная Вселенная немного успокоилась с первых лет создания звезд, мы видим ожидаемое количество сверхновых при обычных оптических поисках", - сказал Фокс. "Однако процент выявления сверхновых падает, когда вы отдаляетесь и возвращаетесь к космическим эпохах, где господствовали более запыленные галактики".

Выявление сверхновых на таких расстояниях может быть сложным делом. Для того чтобы осуществить поиск сверхновых, окутанных более мутными областями галактик, но в менее экстремальных расстояниях, команда Фокса выбрала локальный набор из 40 галактик, наполненных пылью, известных как яркие и ультра яркие инфракрасные галактики (LIRG и ULIRG соответственно). Пыль в LIRG и ULIRG поглощает оптический свет от таких объектов, как сверхновые, но позволяет инфракрасному свету от этих же объектов беспрепятственно проходить к таким телескопам, как Спитцер.

Догадка исследователей оказалось правильной, когда пять никогда не виданных сверхновых вышли на (инфракрасный) свет. "Это является свидетельством потенциала Спитцера в плане открытий, телескоп смог уловить сигнал скрытых сверхновых из этих запыленных галактик", - сказал Фокс.

"Для нескольких наших студентов было особенно интересно сделать значительный вклад в это увлекательное исследование", - добавляет соавтор исследования Алекс Филиппенко, профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли. "Они помогли ответить на вопрос: "Куда делись все сверхновые?"»

Типы сверхновых, обнаруженные Спитцером, известны как "сверхновые с коллапсом ядра", в которые вовлечены звезды-гиганты, масса которых по крайней мере в восемь раз превышает массу Солнца. Когда они стареют, а их ядра заполняются железом, крупные звезды больше не могут производить достаточно энергии, чтобы противодействовать собственной гравитации, и их ядра внезапно и катастрофически коллапсируют.

Интенсивное давление и температура, возникающие во время быстрого обрушения, образуют новые химические элементы путем ядерного синтеза. Звезды, которые коллапсируют, в конечном итоге отскакивают от своих сверхплотных ядер, разлетаясь на куски и рассеивают эти элементы по космосу. Сверхновые образуют "тяжелые" элементы, такие как большинство металлов. Эти элементы необходимы для создания скалистых планет, таких как Земля, а также биологических существ. В целом, количество сверхновых служит важной проверкой моделей звездообразования и создания тяжелых элементов во Вселенной.

"Если вы знаете, сколько звезд образуется, то можете предсказать, сколько звезд взорвется", - говорит Фокс. "Или наоборот, если вы знаете, сколько звезд взрывается, вы можете предсказать, сколько звезд образуется. Понимание этой связи является критическим для многих областей исследований в астрофизике".

Телескопы следующего поколения, включая космический телескоп Нэнси Грейс Роман и космический телескоп Джеймса Вебба от НАСА будут выявлять инфракрасный свет, как и Спитцер.

"Наше исследование показало, что модели звездообразования в большей степени согласуются с количеством сверхновых, чем считалось ранее", - говорит Фокс. "И открыв эти спрятанные сверхновые, Спитцер создал основу для новых видов открытий с помощью космических телескопов Вебба и Роман».

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.