Взрывающиеся звезды создают галактические световые шоу

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

Можно подумать, что сверхновые – предсмертные агонии массивных звезд и одни из самых ярких и мощных взрывов во Вселенной – будет трудно пропустить. Тем не менее, количество этих взрывов, наблюдаемых в далеких частях Вселенной, далеко не соответствует предсказаниям астрофизиков.

Новое исследование с использованием данных недавно вышедшего на пенсию Spitzer Space Telescope обнаружило пять сверхновых , что было незаметно в оптическом диапазоне. Спитцер видел Вселенную в инфракрасном свете, который пробивается сквозь пылевые облака, блокирующие свет в видимом диапазоне.

галактика Arp 148 со взрывом сверхновой
На снимке показана галактика Arp 148, снятая телескопами НАСА Spitzer и Hubble. Специально обработанные данные Spitzer показаны внутри белого круга, показывая инфракрасный свет от сверхновой звезды, скрытой пылью. Это одна из пяти скрытых сверхновых, впервые задокументированных в недавней статье.
Источник: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.

Несоответствие сверхновых

Чтобы найти скрытые сверхновые, исследователи изучили наблюдения Spitzer 40 пыльных галактик. Основываясь на количестве, которое они обнаружили в этих галактиках, исследование подтверждает, что сверхновые действительно случаются так часто, как ожидают ученые. Это ожидание основано на нынешнем понимании учеными того, как эволюционируют звезды. Подобные исследования необходимы, чтобы улучшить это понимание, укрепляя или оспаривая определенные аспекты.

«Эти результаты со Спитцером показывают, что оптические обзоры, на которые мы долгое время полагались для обнаружения сверхновых, пропускают до половины звездных взрывов, происходящих во Вселенной, – сказал Ори Фокс, ученый из Научного института космического телескопа в Балтиморе. Мэриленд и ведущий автор нового исследования, опубликованного в Monthly Notices Королевского астрономического общества. – Это очень хорошая новость, что количество сверхновых, которые мы наблюдаем с помощью Спитцера, статистически согласуется с теоретическими предсказаниями».

«Несоответствие сверхновых», то есть несоответствие между количеством предсказанных сверхновых и количеством, наблюдаемым оптическими телескопами, не является проблемой для ближайшей Вселенной. Там галактики замедлили темп звездообразования и, как правило, менее пыльные. Однако в более отдаленных уголках Вселенной галактики кажутся моложе, производят звезды с большей скоростью и имеют тенденцию иметь большее количество пыли. Эта пыль поглощает и рассеивает оптический и ультрафиолетовый свет, не позволяя ему попасть в телескопы. Итак, исследователи давно пришли к выводу, что пропавшие сверхновые должны существовать и просто невидимы.

«Поскольку локальная вселенная немного успокоилась с первых лет образования звезд, мы видим ожидаемое количество сверхновых при типичных оптических поисках, – отметил Фокс. – Однако наблюдаемый процент обнаружения сверхновых снижается по мере того, как вы отдаляетесь и возвращаетесь к космическим эпохам, где преобладали более пыльные галактики».

Пыль закрывает сверхновые

Обнаружение сверхновых на таком большом расстоянии может оказаться сложной задачей. Чтобы выполнить поиск сверхновых в более темных галактических сферах, но на меньших расстояниях, команда Фокса выбрала локальный набор из 40 задыхающихся пылью галактик, известных как светящиеся и сверхсветовые 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 проходить беспрепятственно.

Предположение исследователей подтвердилось, когда в инфракрасном свете появились пять невиданных ранее сверхновых. То, что телескоп смог уловить сигнал скрытых сверхновых от этих пыльных галактик, свидетельствует о потенциале открытия Спитцера, по словам Фокса.

Типы сверхновых, обнаруженные Спитцером, известны как «сверхновые с коллапсом ядра», в них участвуют гигантские звезды, масса которых по крайней мере в восемь раз превышает массу Солнца. По мере того как они стареют и их ядра наполняются железом, большие звезды больше не могут производить достаточно энергии, чтобы противостоять собственной гравитации, и их ядра разрушаются внезапно и катастрофически.

Сверхновые производят металлы

Интенсивное давление и температура, возникающие во время быстрого обрушения, образуют новые химические элементы посредством ядерного синтеза. Коллапсирующие звезды в конечном итоге отскакивают от своих сверхплотных ядер, разносятся вдребезги и рассеивают эти элементы по всему космосу. Сверхновые производят «тяжелые» элементы, такие как большинство металлов. Эти элементы необходимы для создания каменистых 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 формируется, вы можете предсказать, сколько звезд взорвется, – сказал Фокс. – Или, наоборот, если вы знаете, сколько звезд взрывается, вы можете предсказать, сколько звезд формируется. Понимание этой взаимосвязи имеет решающее значение для многих областей астрофизики».

Телескопы следующего поколения, в том числе космический телескоп НАСА Нэнси Грейс Ром и космический телескоп Джеймса Уэбба, будут обнаруживать инфракрасный свет, как и Спитцер.

Уэбб исследует соседнюю пыльную планетную систему

Читайте обзоры:

-->