Во взрыве белого карлика «Джеймс Уэбб» разглядел нюансы химической эволюции Вселенной

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» предоставил астрофизикам беспрецедентные данные, позволившие в деталях наблюдать один из ключевых процессов формирования вещества во Вселенной — превращение кобальта в железо в недрах угасающей сверхновой звезды. Это наблюдение стало практическим подтверждением фундаментальных теорий о звёздном нуклеосинтезе, лежащем в основе происхождения всех тяжёлых элементов.

Случайная находка в спиральной галактике

Во время плановых наблюдений за галактикой NGC 1566 учёные обнаружили неожиданный объект в одном из её спиральных рукавов. Им оказалась сверхновая звезда SN 2021aefx, относящаяся к типу Ia, которая вспыхнула примерно за 200 дней до момента наблюдения. Такие сверхновые возникают в двойных системах, когда белый карлик, перетягивая вещество со звезды-компаньона, превышает критическую массу и взрывается. Именно в этих катаклизмических событиях и рождаются многие элементы периодической таблицы.

Инфракрасный взгляд на звёздную алхимию

Уникальность открытия заключается в том, что «Джеймс Уэбб» смог зафиксировать чрезвычайно слабое послесвечение сверхновой на поздней стадии её эволюции. Его инфракрасные спектрометры высокой чувствительности позволили проанализировать химический состав останков звезды в момент, когда наземные телескопы уже ничего не видят. В спектрах астрофизики чётко идентифицировали сигнатуры радиоактивных изотопов, проследив, как нестабильный кобальт-56 распадается с образованием стабильного железа-56.

Этот процесс является краеугольным камнем теории звёздного нуклеосинтеза. Железо, синтезированное в подобных взрывах, впоследствии рассеивается в межзвёздном пространстве, становясь строительным материалом для новых звёзд, планет и, в конечном итоге, жизни. Каждый атом железа в гемоглобине нашей крови имеет подобное звёздное происхождение.

До запуска «Джеймса Уэбба» детальное изучение подобных поздних стадий эволюции сверхновых было практически невозможным. Слабый инфракрасный сигнал от распадающихся элементов терялся в шумах земной атмосферы. Новый телескоп, работающий в глубоком космосе, устранил это препятствие, открыв новую эру в наблюдательной астрофизике. Полученные данные позволяют не просто подтвердить существующие модели, но и уточнить их, например, точнее рассчитать количество синтезированного материала, выброшенного в галактику.

Наблюдения за сверхновыми типа Ia имеют значение далеко за пределами астрофизики. Поскольку пиковая светимость таких взрывов считается стандартной, их используют как «космические вехи» для измерения расстояний во Вселенной и изучения природы тёмной энергии. Более глубокое понимание физики этих событий, которое обеспечивает «Уэбб», напрямую повышает точность космологических измерений, определяющих наше представление о структуре и судьбе Вселенной.