Зорі вибухають у запилених галактиках. Ми просто не завжди можемо їх побачити

Зорі, що вибухають, створюють драматичні світлові шоу. Інфрачервоні телескопи, такі як Спітцер, можуть бачити крізь імлу і давати краще уявлення про те, як часто відбуваються такі вибухи.

Про це розповідають в Лабораторії реактивного руху НАСА.

Можна було б подумати, що наднові — передсмертні муки масивних зірок та одні із найяскравіших, найпотужніших вибухів у Всесвіті — важко не помітити. Проте кількість цих вибухів, що спостерігаються у віддалених частинах Всесвіту, не відповідає прогнозам астрофізиків.

Нове дослідження, що використовує дані космічного телескопа НАСА "Спітцер", який недавно вибув з експлуатації, повідомляє про виявлення п'яти наднових, які перебуваючи невиявленими в оптичному світлі, ніколи раніше не були помічені. Спітцер спостерігав Всесвіт в інфрачервоному світлі, яке проникає крізь пилові хмари, що блокують оптичне світло — те світло, яке бачать наші очі, і яке незатемнені наднові випромінюють найяскравіше.

Для пошуку прихованих наднових, дослідники подивилися на результати спостережень Спітцера за 40 запиленими галактиками. (У космосі пилом називаються грануло-подібні частинки з консистенцією, подібною до диму.) Судячи з їх кількості, яку виявили в цих галактиках, дослідження підтверджує, що наднові дійсно трапляються так часто, як очікують вчені. Це сподівання ґрунтується на нинішньому розумінні вченими того, як еволюціонують зорі. Подібні дослідження необхідні для вдосконалення цього розуміння, або посилюючи, або оскаржуючи певні його аспекти.

"Ці результати, отримані за допомогою Спітцера, показують, що оптичні спостереження, на які ми довго обпиралися для виявлення наднових, пропускають до половини вибухів зірок, що відбуваються у Всесвіті", - сказав Орі Фокс, вчений з Наукового інституту космічного телескопа у Балтиморі, штат Меріленд, і провідний автор нового дослідження, опублікованого в журналі “Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства”. "Це дуже хороша новина, що кількість наднових, які ми бачимо зі Спітцером, статистично відповідає теоретичному прогнозуванню".

"Невідповідність наднових" — тобто невідповідність між кількістю передбачуваних наднових і кількістю, що спостерігається оптичними телескопами — не є проблемою у близькому Всесвіті. Тут галактики сповільнили темпи зореутворення та, як правило, менш запилені. Однак у більш віддалених куточках Всесвіту галактики виглядають молодшими, виробляють зорі з більшою швидкістю і мають більшу кількість пилу. Цей пил поглинає і розсіює оптичне та ультрафіолетове світло, не даючи йому досягти телескопів. Тож дослідники давно аргументували, що зниклі наднові повинні існувати, але їх просто не видно.

"Оскільки локальний Всесвіт трохи заспокоївся з перших років створення зірок, ми бачимо очікувану кількість наднових при звичайних оптичних пошуках", - сказав Фокс. "Проте відсоток виявлення наднових падає, коли ви віддаляєтесь і повертаєтесь до космічних епох, де панували більш запилені галактики".

Виявлення наднових на таких відстанях може бути складною справою. Для того, щоб здійснити пошук наднових, огорнутих більш мутними сферами галактик, але на менш екстремальних відстанях, команда Фокса вибрала локальний набір із 40 галактик, наповнених пилом, відомих як яскраві та ультра яскраві інфрачервоні галактики (LIRG та ULIRG відповідно). Пил у LIRG та ULIRG поглинає оптичне світло від таких об’єктів, як наднові, але дозволяє інфрачервоному світлу від цих же об’єктів безперешкодно проходити до таких телескопів, як Спітцер.

Догадка дослідників виявилося правильною, коли п'ять ніколи не бачених наднових вийшли на (інфрачервоне) світло. "Це є свідченням потенціалу Спітцера у плані відкриттів, що телескоп зміг вловити сигнал прихованих наднових з цих запилених галактик", - сказав Фокс.

"Для кількох наших студентів було особливо цікаво зробити значний внесок у це захопливе дослідження", - додає співавтор дослідження Алекс Філіппенко, професор астрономії Каліфорнійського університету у Берклі. "Вони допомогли відповісти на запитання: “Куди поділися всі наднові?”"

Типи наднових, виявлені Спітцером, відомі як "наднові з колапсом ядра", в яких залучені зорі-гіганти, маса яких принаймні у вісім разів перевищує масу Сонця. Коли вони старіють, а їх ядра заповнюються залізом, великі зорі більше не можуть виробляти достатньо енергії, щоб протидіяти власній гравітації, і їх ядра раптово та катастрофічно колапсують.

Інтенсивний тиск і температура, що виникають під час швидкого обрушування, утворюють нові хімічні елементи шляхом ядерного синтезу. Зірки, що колапсують, у кінцевому підсумку відскакують від своїх надщільних ядер, розлітаючись на шматки та розсіюють ці елементи по космосу. Наднові утворюють "важкі" елементи, такі як більшість металів. Ці елементи необхідні для створення скелястих планет, таких як Земля, а також біологічних істот. В цілому, кількість наднових служить важливою перевіркою моделей зореутворення та створення важких елементів у Всесвіті.

"Якщо ви знаєте, скільки зірок утворюється, то можете передбачити, скільки зірок вибухне", - каже Фокс. "Або навпаки, якщо ви знаєте, скільки зірок вибухає, ви можете передбачити, скільки зірок утворюється. Розуміння цього зв'язку є критичним для багатьох областей досліджень в астрофізиці".

Телескопи наступного покоління, включаючи космічний телескоп Ненсі Грейс Роман та космічний телескоп Джеймса Вебба від НАСА будуть виявляти інфрачервоне світло, як і Спітцер.

"Наше дослідження показало, що моделі зореутворення більшою мірою узгоджуються з кількістю наднових, ніж вважалося раніше", - каже Фокс. "І відкривши ці приховані наднові, Спітцер створив основу для нових видів відкриттів за допомогою космічних телескопів Вебба та Роман".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.