JWST выявил скрытую в пыли обреченную звезду

Новые наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) указывают на то, что массивные красные сверхгиганты могут быть причиной большинства сверхновых, как предсказывает теория, но редко наблюдаются, поскольку скрыты в пыли.

Об открытии рассказывают в Северо-Западном университете, передают OstanniPodii.com.

С помощью JWST международная команда впервые идентифицировала звезду-источник сверхновой, или ее предшественницу, в среднем инфракрасном диапазоне. Эти наблюдения — в сочетании с архивными изображениями от космического телескопа «Габбл» — показали, что взрыв произошел от массивной звезды-красного сверхгиганта, окутанной непредвиденным пылевым покровом.

Это открытие может помочь разгадать загадку, длиной в десятилетия, почему массивные красные сверхгиганты редко взрываются. Ведь теоретические модели предполагают, что красные сверхгиганты должны отвечать за большинство сверхновых с коллапсом ядра. Новое исследование показывает, что эти звезды действительно взрываются, но просто скрыты от глаз в толстых облаках пыли. Благодаря новым возможностям JWST астрономы наконец могут проникнуть сквозь пыль, чтобы увидеть эти явления, заполнив пробел между теорией и наблюдениями.

Исследование было опубликовано 8 октября в журнале The Astrophysical Journal Letters в статье «Сверхновая типа II SN 2025pht в NGC 1637: красный сверхгигант с богатой углеродом околозвездной пылью как первое обнаружение JWST звезды-предшественницы сверхновой».

«На протяжении многих десятилетий мы пытались точно определить, как выглядят взрывы красных сверхгигантов», — сказал главный автор работы Чарли Килпатрик, эксперт по жизни и смерти массивных звезд, который является доцентом-исследователем в Центре междисциплинарных эксплораций и исследований в астрофизике Северо-Западного университета.

«Только сейчас, благодаря JWST, мы наконец-то имеем качественные данные и инфракрасные наблюдения, которые позволяют нам точно определить тип взорвавшейся красной сверхгиганта и то, как выглядело ее непосредственное окружение. Мы ждали, когда это произойдет — когда в галактике, которую уже наблюдал JWST, взорвется сверхновая. Мы объединили наборы данных Хаббла и JWST, чтобы впервые полностью охарактеризовать эту звезду», — указал Килпатрик.

Самая красная и запыленная предшественница, которая когда-либо наблюдалась

С помощью Автоматизированной системы наблюдения за сверхновыми по всему небу астрономы впервые обнаружили сверхновую, названную SN2025pht, 29 июня 2025 года. Ее свет преодолел расстояние от галактики NGC 1637, расположенной в 40 миллионах световых лет от Земли.

Сравнивая изображения NGC 1637, сделанные телескопами «Габбл» и JWST до и после взрыва звезды, исследователи нашли предшественницу SN2025pht. Она сразу привлекла внимание — необычайно яркая и невероятно красная. Хотя звезда светила примерно в 100 000 раз ярче нашего Солнца, окружающая пыль закрывала большую часть этого света. Пылевая завеса была настолько густой, что звезда выглядела в 100 раз тусклее в видимом свете, чем она выглядела бы без пыли. Поскольку пыль блокировала более короткие, более голубые длины волн света, звезда также выглядела удивительно красной.

«Это самая красная, самая пыльная красная звезда-сверхгигант, которую мы видели, взрывающаяся как сверхновая», — сказал Асвин Суреш, аспирант по физике и астрономии в Колледже искусств и наук Вайнберга Северо-Западного университета, который является ключевым соавтором статьи.

Красные сверхгиганты — массивные звезды на поздних стадиях своей жизни — являются одними из самых больших звезд во Вселенной. Когда их ядра коллапсируют, они взрываются как сверхновые типа II, оставляя после себя либо нейтронную звезду, либо черную дыру. Наиболее известным примером красного сверхгиганта является Бетельгейзе, яркая красноватая звезда в плече созвездия Ориона.

«SN2025pht удивляет тем, что она казалась гораздо краснее, чем почти любая другая красная звезда-сверхгигант, которую мы видели, взрывающаяся как сверхновая», — добавил Килпатрик. «Это говорит нам о том, что предыдущие взрывы могли быть гораздо ярче, чем мы думали, поскольку у нас не было такого качества инфракрасных данных, которое сейчас может предоставить JWST».

Подсказки, скрытые в пыли

Нахождение в пыли может помочь объяснить, почему астрономы так долго не могли найти красных сверхгигантов-предшественников сверхновых. Большинство массивных звезд, которые взрываются как сверхновые, являются самыми яркими и светлыми объектами на небе. Следовательно, теоретически, их должно быть легко заметить до того, как они взорвутся. Но это не так.

Астрономы предполагают, что самые массивные стареющие звезды также могут быть самыми запылеными. Эти толстые слои пыли могут затмевать свет звезд до полной невидимости. Новые наблюдения JWST подтверждают эту гипотезу.

«Я выступал в пользу такого толкования, но даже я не ожидал увидеть такой крайний пример, как SN2025pht», — говорит Килпатрик. «Это могло бы объяснить, почему эти более массивные сверхгиганты отсутствуют, поскольку они, как правило, более запылены».

Помимо самого присутствия пыли, состав пыли также был странным. Хотя красные сверхгиганты, как правило, производят богатую кислородом силикатную пыль, пыль этой звезды оказалась богатой углеродом. Это свидетельствует о том, что мощная конвекция в последние годы жизни звезды могла вымыть углерод из глубин, обогатив ее поверхность и изменив тип пыли, которую она производила.

«Инфракрасные длины волн наших наблюдений перекрываются с важной особенностью силикатной пыли, которая характерна для некоторых спектров красных сверхгигантов», — говорит Килпатрик. «Это свидетельствует о том, что ветер был очень богат углеродом и менее богат кислородом, что также было несколько странным для красного сверхгиганта такой массы».

Новая эра для взрывающихся звезд

Новое исследование является первым случаем, когда астрономы использовали JWST для непосредственной идентификации звезды-предшественницы сверхновой, что открывает путь ко многим другим открытиям. Улавливая свет в ближнем и среднем инфракрасном спектре, JWST может обнаруживать скрытые звезды и предоставлять недостающие фрагменты информации о том, как живут и умирают самые массивные звезды.

Сейчас команда ищет подобные красные сверхгиганты, которые в будущем могут взорваться как сверхновые. Наблюдения с помощью грядущего космического телескопа NASA Нэнси Грейс Роман могут помочь в этих поисках. Этот телескоп будет иметь разрешение, чувствительность и покрытие инфракрасного диапазона, необходимые для наблюдения за этими звездами и, возможно, для фиксации их изменчивости, когда они выбрасывают большие количества пыли в конце своей жизни.

«С запуском JWST и предстоящим запуском Роман, это удивительное время для изучения массивных звезд и предшественников сверхновых», — говорит Килпатрик. «Качество данных и новых открытий, которые мы сделаем, превзойдет все, что наблюдалось за последние 30 лет».