Zvaigznes eksplodē putekļainās galaktikās – mēs tās ne vienmēr varam redzēt

Eksplodējošās zvaigznes rada aizraujošus gaismas šovus. Infrasarkanie teleskopi, piemēram, Spitzer, spēj saskatīt miglu un sniegt labāku priekšstatu par to, cik bieži šie izvirdumi notiek.

Jūs domājat, ka būtu grūti palaist garām supernovas – milzīgu zvaigžņu nāves vilni un vienu no spožākajiem un spēcīgākajiem sprādzieniem Visumā. Tomēr šādu sprādzienu skaits, kas novērots visattālākajās Visuma daļās, ir daudz mazāks nekā astrofiziķu cerības.

Jauns pētījums, izmantojot datus no NASANesen pensionētais Spicera kosmiskais teleskops ziņoja par piecu līdz šim neredzētu supernovu atklāšanu optiskā gaismā. Špicers redzēja Visumu infrasarkanajā gaismā, kas iekļūst caur putekļu mākoņiem, kas bloķē optisko gaismu – tādu gaismu, kādu redz mūsu acis un kura netraucēti supernovas izstaro visspilgtāk.

Lai meklētu slēptās supernovas, pētnieki pētīja Spicera novērojumus par 40 putekļainām galaktikām. (Kosmosā putekļi attiecas uz graudiem līdzīgām daļiņām ar konsistenci, kas līdzīga dūmiem.) Pamatojoties uz to skaitu, ko viņi atrada šajās galaktikās, pētījums apstiprina, ka supernovas patiešām notiek tik bieži, kā to paredz zinātnieki. Šī prognoze ir balstīta uz zinātnieku pašreizējo izpratni par to, kā zvaigznes attīstās. Šādi pētījumi ir nepieciešami, lai uzlabotu šo izpratni, vai nu stiprinot vai apstrīdot dažus tās aspektus.

Lejupielādējiet šo bezmaksas NASA plakātu, kas piemin pensionēto Spicera kosmosa teleskopu. Kredīts: NASA/JPL-Caltech

“Šie Spicera rezultāti liecina, ka optiskie apsekojumi, uz kuriem mēs jau ilgu laiku esam paļāvušies, lai atklātu supernovas, pietrūkst pat pusei zvaigžņu uzliesmojumu, kas notiek Visumā,” sacīja Kosmosa teleskopa zinātnes institūta zinātnieks Orijs Fokss. Baltimorā. Merilenda un jaunā pētījuma galvenais autors, kas tika publicēts Karaliskās astronomijas biedrības ikmēneša paziņojumos. “Tā ir ļoti laba ziņa, ka Supernovu skaits, ko mēs redzam, izmantojot Spitzeru, statistiski atbilst teorētiskajām prognozēm.”

“Supernovas paradokss” – neatbilstība starp paredzamo supernovu skaitu un optisko teleskopu novēroto skaitu – nav problēma tuvējā Visumā. Tur galaktikas ir palēninājušas zvaigžņu veidošanās tempu un parasti ir mazāk putekļainas. Tomēr tālākajos Visuma reģionos galaktikas šķiet jaunākas, rada zvaigznes ar lielāku ātrumu un mēdz saturēt lielāku putekļu daudzumu. Šie putekļi absorbē un izkliedē optisko un ultravioleto gaismu, neļaujot tiem nokļūt teleskopos. Tātad pētnieki jau sen ir pamatojuši, ka trūkstošajām supernovām ir jābūt un tām jābūt neredzamām.

“Tā kā vietējais Visums kopš zvaigžņu veidošanās pirmajiem gadiem ir nedaudz nomierinājies, mēs redzam paredzamo supernovu skaitu ar tipiskiem optiskiem meklējumiem,” sacīja Fokss. “Tomēr novērotās supernovas noteikšanas ātrums samazinās, virzoties tālāk, un atgriežas kosmiskajā laikmetā, kad dominēja putekļainākās galaktikas.”

Supernovu noteikšana tik lielā attālumā var būt sarežģīta. Lai veiktu supernovu meklēšanu, ko ieskauj noslēpumainas galaktikas pasaules, bet mazāk ekstremālos attālumos, Foksa komanda izvēlējās vietējo 40 putekļu noslāpētu galaktiku grupu, kas pazīstama kā gaismas un īpaši gaismas infrasarkanās galaktikas (attiecīgi LIRG un ULIRG). Putekļi LIRG un ULIRGs absorbē optisko gaismu no tādiem objektiem kā supernovas, bet ļauj infrasarkanajam starojumam no šiem pašiem objektiem netraucēti iziet, līdz teleskopi, piemēram, Spitzer, to var noteikt.

Pētnieku pieņēmums izrādījās pareizs, kad piecas nekad neredzētas supernovas parādījās (infrasarkanajā) gaismā. “Tas liecina par Spicera atklāšanas potenciālu, ka teleskops spēja uztvert smalko supernovas signālu no šīm putekļainajām galaktikām,” sacīja Fokss.

Pētījuma līdzautors Alekss Filippenko, astronomijas profesors Kalifornijas Universitāte, Bērklija. “Viņi palīdzēja atbildēt uz jautājumu:” Kur pazudušas visas supernovas? “

Špicera atklātie supernovu veidi ir pazīstami kā “pamata sabrukšanas supernovas”, kas ietver milzu zvaigznes, kuru masa ir vismaz astoņas reizes lielāka par Saules masu. Novecojot un to serdeņiem piepildoties ar dzelzi, lielas zvaigznes vairs nespēj ražot pietiekami daudz enerģijas, lai izturētu savu gravitāciju, un to kodoli pēkšņi un katastrofāli sabrūk.

Intensīvais spiediens un temperatūra, kas rodas ātras atnešanās laikā, kodolsintēzes rezultātā veido jaunus ķīmiskus elementus. Sakritušās zvaigznes galu galā atlec no saviem īpaši blīvajiem serdeņiem, izpūšot sīkos gabaliņos un izkliedējot šos elementus visā telpā. Supernovas rada “smagus” elementus, tāpat kā lielākā daļa metālu. Šie elementi ir būtiski akmeņainu planētu, piemēram, Zemes, kā arī bioloģisko organismu būvniecībai. Kopumā supernovas ātrums ir svarīgs zvaigžņu veidošanās modeļu un smago elementu veidošanās pārbaudījums Visumā.

“Ja jums ir norādes par to, cik zvaigžņu veidojas, varat paredzēt, cik eksplodēs,” sacīja Fokss. “Vai, gluži pretēji, ja jums ir norādes par to, cik zvaigžņu eksplodē, jūs varat paredzēt, cik zvaigžņu veidojas. Šo attiecību izpratne ir būtiska daudzām astrofizikas studiju jomām.”

Nākamās paaudzes teleskopi, tostarp NASA romiešu Nensijas Greisas kosmosa teleskops un Džeimsa Veba kosmosa teleskops, atklās infrasarkano gaismu, piemēram, Spitzeru.

“Mūsu pētījums parādīja, ka zvaigžņu veidošanās modeļi vairāk atbilst supernovas rādītājiem, nekā tika domāts iepriekš,” sacīja Fokss. “Atklājot šīs slēptās supernovas, Spiters pavēra ceļu jauna veida atklājumiem, izmantojot Veba un Romas kosmosa teleskopus.”

Atsauce: “A. Špicers Aptauja par putekļu aptumšotām supernovām ”, kuru autori ir Uri de Voks, Harišs Khandrika, Deivids Rubins, Čadviks Kaspers, Gerijs Z Lī, Tamašs Šalajs, Lī Armos, Aleksejs V. Filipenko, Mihaels F. Skrutskis, Lū Strulgers un Šulers de Van Diks, 2021. gada 21. jūnijs un Karaliskās astronomijas biedrības ikmēneša paziņojumi.
DOI: 10.1093/mnras/stab1740

Vairāk par misiju

NASA reaktīvo dzinēju laboratorija Kalifornijas dienvidos ir veikusi misijas operācijas un vadījusi Spicera kosmosa teleskopa misiju aģentūras Zinātnes misijas direktorātam Vašingtonā. Zinātniskās operācijas tika veiktas Spicera zinātnes centrā Kalifornijas Tehnoloģiju institūtā Pasadenā. Kosmosa kuģu operācijas tika veiktas Lockheed Martin Space Littletonā, Kolorādo. Dati tiek arhivēti infrasarkano staru zinātnes arhīvā, kas atrodas IPAC Kalifornijas Tehnoloģiju institūtā. Caltech darbojas Reaktīvo dzinēju laboratorija uz NASA.