Космический телескоп “Джеймс Уэбб” исследовал происхождение космической пыли в двух сверхновых

Космическая пыль – один из важнейших элементов нашей Вселенной. Она распространяется в космосе после гибели звезд, несет в себе элементы, необходимые для рождения новых звезд, и участвует в строительстве планетарных систем, таких как наша собственная. Однако ее происхождение до сих пор не установлено, и многочисленные исследования на протяжении многих лет рассматривали различные варианты происхождения.

Теперь с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба исследователи наблюдали две сверхновые II типа, SN 2004et и SN 2017eaw, внутри которых находится большое количество пыли. Общая масса измеренной пыли подтверждает теорию о том, что сверхновые сыграли ключевую роль в обеспечении пылью ранней Вселенной. Ведущий автор исследования Мелисса Шахбандех из Университета Джона Хопкинса и Научного института космического телескопа сказала:

“Прямых доказательств этого явления до сих пор было мало. Наши возможности позволили нам изучить популяцию пыли только в относительно близкой сверхновой SN1987A, находящейся на расстоянии 170 000 световых лет от Земли”.

Когда газ остывает достаточно для образования пыли, эта пыль обнаруживается только в среднем инфракрасном диапазоне длин волн, при условии, что у нас есть приборы с достаточной чувствительностью. До сих пор такой возможности не было, но теперь, благодаря MIRI (Mid InfraRed Instrument) Уэбба, это совсем другая история.

Сверхновая как источник космической пыли

Со временем различные наблюдения показали астрономам, что молодые и далекие галактики полны пыли. Однако эти галактики недостаточно стары, чтобы звезды промежуточной массы, такие как Солнце, поставляли пыль по мере своего старения.

Однако значительным источником космической пыли может быть сверхновая звезда: после взрыва умирающей звезды ее остаточный газ расширяется и охлаждается, образуя пыль. Поэтому звезды массивнее Солнца, с более коротким периодом жизни, могли умереть достаточно рано и в достаточном количестве, чтобы создать столько пыли в галактиках.

Последние наблюдения Уэбба – первый шаг вперед в изучении образования пыли в сверхновых после обнаружения почти десять лет назад пыли в сверхновой SN 1987A с помощью телескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Поскольку обе сверхновые находятся на расстоянии около 22 миллионов световых лет в галактике NGC 6496, сочетание охвата длины волны и высокой чувствительности, необходимой для исследования, может быть достигнуто только с помощью MIRI.

(Почти) невероятное количество пыли

Помимо важности этого исследования для понимания космической пыли, есть еще одна интересная особенность в двух сверхновых, наблюдаемых с помощью Уэбба. На самом деле, количество пыли, обнаруженной на этой ранней стадии жизни сверхновой, удивило астрономов: они нашли более 5000 земных масс пыли.

Поэтому, даже если исследование подтвердит, что сверхновые производят пыль, остается вопрос: сколько этой пыли может пережить внутренние удары после взрыва? Сверхновые, изученные Уэббом, предполагают, что пыль может пережить ударную волну, что делает звездные взрывы настоящими фабриками космической пыли.

И это еще не все, потому что, хотя очень высокая чувствительность MIRI позволила исследователям измерить очень холодную пыль, может существовать и другая пыль, еще более холодная и поэтому не обнаруживаемая даже с помощью Уэбба, поскольку она находится слишком далеко в инфракрасном электромагнитном спектре. Отныне речь идет о том, чтобы найти ее (если она есть) и полностью понять роль звездных взрывов в ее распространении по космосу.