Астрономам удалось запечатлеть взрыв массивной звезды практически сразу после того, как Вселенная вышла из космических «темных веков». Это открытие помогает понять, как рождались и умирали первые звезды.
Когда у звезды заканчивается топливо и она взрывается, происходит мощная вспышка света — сверхновая. Если такой катаклизм случается поблизости — выглядит он очень ярким; свет сверхновых в ранней Вселенной добирается до Земли миллиарды лет, за которые он ослабевает и становится слишком тусклым.
Поэтому крайне далекие сверхновые видны лишь в особых случаях — например, сверхновые типа Ic. Это звездные ядра, которые потеряли внешние газовые оболочки и производят исключительно яркие гамма-всплески. Более типичные сверхновые типа II, самые распространенные звездные взрывы в нашей Галактике, происходящие, когда у массивной звезды кончается топливо, обычно слишком сложны для наблюдения.
Тем примечательнее открытие, статья о котором опубликована на сервере препринтов arXiv. Ее авторы с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» обнаружили сверхновую типа II под названием SN Eos, взорвавшуюся, когда Вселенной было всего около миллиарда лет.
Научное везение
Исследователям повезло: взрыв этот случился позади массивного скопления галактик, мощная гравитация которого усилила свет вспышки в десятки раз. Это позволило проанализировать спектр света от SN Eos, что сделало ее самой ранней сверхновой, подтвержденной спектроскопически. Результаты ясно показывают, что это сверхновая типа II, а значит, она произошла от массивной звезды.
Также выяснилось, что звезда, породившая ее, содержала крайне мало элементов тяжелее водорода и гелия — менее 10% от их содержания в нашем Солнце. Именно такой, по мнению астрономов, была ранняя Вселенная, поскольку у нее еще не было достаточно времени, чтобы несколько поколений звезд успели сформироваться, умереть и произвести более тяжелые элементы.
«Это сразу говорит нам о том, в каком звездном населении взорвалась эта звезда, Массивные звезды взрываются очень быстро после рождения. По космологическим меркам, миллион лет — это ничто. Поэтому они рассказывают нам о текущем звездообразовании в той галактике», — объясняет профессор Ор Граур из Портсмутского университета.
Когда мы наблюдаем свет от настолько далеких объектов, он обычно исходит от маленьких галактик, где можно оценить лишь средние свойства возможных в них звезд. Но изучать отдельные светила на таких расстояниях, как правило, невозможно, отмечает астрофизик Мэтт Николл из Университета Квинс в Белфасте.
«А здесь мы видим отдельную звезду, с прекрасными данными, на таком расстоянии, где мы никогда не наблюдали изолированную сверхновую, и данные достаточно хороши, чтобы понять, что эти звезды отличаются от большинства звезд в локальной Вселенной», — говорит он.
Первая после темных веков
Это произошло всего через несколько сотен миллионов лет после периода в истории Вселенной, известного как эпоха реионизации, добавляет Граур. Именно тогда свет первых звезд начал отрывать электроны от атомов нейтрального водорода, который блокирует большую часть излучения, превращая его в прозрачный ионизированный газ. До этого Вселенная была непрозрачной, так что SN Eos — по сути, самая далекая сверхновая, какую мы вообще можем надеяться увидеть.
«Это очень, очень близко к тому периоду реионизации, когда Вселенная вышла из своего короткого темного периода, фотоны снова смогли свободно распространяться, и мы получили возможность что-то разглядеть», — заключает Граур.