טלסקופ החלל ג'יימס ווב גילה מספר מדהים של סופרנובות רחוקות, המספקות תובנות חדשות על מבנה היקום הקדום והתפשטותו. זה כולל זיהוי של סופרנובות מסוג Ia במרחקים חסרי תקדים, התורמים להבנתנו את המרחקים הקוסמיים והתפשטות היקום. קרדיט: twoday.co.il.com
ווב מוצא ביקום המוקדם פי 10 יותר סופרנובות ממה שהיה ידוע קודם לכן.
נאס"אשל טלסקופ החלל ג'יימס ווב מתגלה כמצטיין כצייד סופרנובה! הודות לרגישות האינפרא אדום הקיצונית שלו, ווב מגלה סופרנובות רחוקות כמעט בכל מקום שהוא נראה.
ווב אידיאלי לזיהוי סופרנובות מרוחקות במיוחד בגלל תופעה הנקראת היסט לאדום קוסמולוגי, שבה אור שנוסע על פני היקום נמתח לאורכי גל ארוכים יותר. האור הנראה מסופרנובות עתיקות נמתח עד כדי כך שהוא מגיע לאינפרא אדום. המכשירים של ווב מכוונים לראות אור אינפרא אדום, מה שהופך אותו לאידיאלי למציאת הסופרנובות המרוחקות הללו.
צוות זיהה פי 10 יותר סופרנובות רחוקות מכפי שהיה ידוע בעבר באמצעות נתונים מסקר Webb עמוק של היקום המוקדם. מחקר זה הוא הצעד הגדול הראשון לקראת סקרים נרחבים יותר של סופרנובות עתיקות עם ווב.
השדה העמוק של JADES משתמש בתצפיות שצולמו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) של נאס"א כחלק מתוכנית JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey). צוות של אסטרונומים שחקר את נתוני JADES זיהה כ-80 עצמים (מוקפים בירוק) שהשתנו בבהירותם עם הזמן. רוב העצמים הללו, הידועים כחולפים, הם תוצאה של כוכבים מתפוצצים או סופרנובות. קרדיט: NASA, ESA, CSA, STScI, JADES Collaboration
טלסקופ החלל Webb פותח חלון חדש על מדע הסופרנובה
בהצצה עמוקה אל הקוסמוס, טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א מספק למדענים הצצה מפורטת ראשונה לסופרנובות מתקופה שבה היקום שלנו היה רק חלק קטן מגילו הנוכחי. צוות המשתמש בנתוני Webb זיהה פי 10 יותר סופרנובות ביקום המוקדם ממה שהיה ידוע קודם לכן. כמה מהכוכבים המתפוצצים החדשים הם הדוגמאות הרחוקות ביותר מסוגם, כולל אלה המשמשים למדידת קצב ההתפשטות של היקום.
"ווב הוא מכונת גילוי סופרנובה", אמרה כריסטה דקורסי, סטודנטית לתואר שני במצפה הכוכבים סטיוארד ובאוניברסיטת אריזונה בטוסון. "המספר העצום של גילויים בתוספת המרחקים הגדולים לסופרנובות אלו הן שתי התוצאות המרגשות ביותר מהסקר שלנו."
דקורסי הציג את הממצאים הללו במסיבת עיתונאים במפגש ה-244 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה במדיסון, ויסקונסין.
קרדיט: נאס"א, ESA, CSA, אן פיילד (STScI)
"מכונת גילוי סופרנובה"
כדי לגלות את התגליות הללו, הצוות ניתח נתוני הדמיה שהתקבלו כחלק מתוכנית JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Webb הוא אידיאלי למציאת סופרנובות מרוחקות ביותר מכיוון שהאור שלהן נמתח לאורכי גל ארוכים יותר – תופעה המכונה היסט לאדום קוסמולוגי. (ראה תמונה למעלה.)
לפני השיגור של ווב, רק קומץ של סופרנובות נמצאו מעל להסטה לאדום של 2, המקבילה לתקופה שבה היקום היה בן 3.3 מיליארד שנים בלבד – רק 25% מגילו הנוכחי. מדגם JADES מכיל סופרנובות רבות שהתפוצצו עוד יותר בעבר, כשהיקום היה בן פחות מ-2 מיליארד שנים.
בעבר, חוקרים השתמשו בנאס"א טלסקופ החלל האבל לצפות בסופרנובות מהזמן שהיקום היה בשלב "המבוגר הצעיר". עם JADES, מדענים רואים סופרנובות כשהיקום היה ב"שנות העשרה" או "טרום העשרה שלו". בעתיד, הם מקווים להסתכל אחורה לשלב ה"פעוט" או ה"תינוק" של היקום.
כדי לגלות את הסופרנובות, הצוות השווה מספר תמונות שצולמו בהפרש של עד שנה אחת וחיפש מקורות שנעלמו או הופיעו בתמונות הללו. עצמים אלה המשתנים בבהירות הנצפית לאורך זמן נקראים ארעיים, וסופרנובות הן סוג של חולף. בסך הכל, צוות ה-JADES Transient Survey Sample חשף כ-80 סופרנובות בחלקת שמיים רק בעובי של גרגר אורז המוחזק במרחק זרוע.
פסיפס זה מציג שלושה מתוך כ-80 ארעיות, או אובייקטים בעלי בהירות משתנה, שזוהו בנתונים מתוכנית JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey). רוב הזמנים הם תוצאה של כוכבים מתפוצצים או סופרנובות. על ידי השוואת תמונות שצולמו ב-2022 ו-2023, אסטרונומים יכלו לאתר סופרנובות שמנקודת המבט שלנו התפוצצו לאחרונה (כמו הדוגמאות המוצגות בשני העמודות הראשונות), או סופרנובות שכבר התפוצצו ושאורן נמוג (עמודה שלישית).
ניתן לקבוע את גילה של כל סופרנובה מההסטה לאדום שלה (המסומן ב-'z'). האור של הסופרנובה הרחוקה ביותר, בהיסט לאדום של 3.8, מקורו כשהיקום היה בן 1.7 מיליארד שנים בלבד. הסטה לאדום של 2.845 מקבילה לזמן של 2.3 מיליארד שנים לאחר המפץ הגדול. הדוגמה הקרובה ביותר, בהיסט לאדום של 0.655, מראה אור שעזב את הגלקסיה שלו לפני כ-6 מיליארד שנים, כשהיקום היה קצת יותר ממחצית גילו הנוכחי.
קרדיט: NASA, ESA, CSA, STScI, Christa DeCoursey (אוניברסיטת אריזונה), JADES Collaboration
"זו באמת הדוגמה הראשונה שלנו של איך נראה היקום עם ההיסט לאדום עבור מדע חולף", אמר חברו לצוות ג'סטין פייר, עמית איינשטיין של נאס"א במכון המדע של טלסקופ החלל (STScI) בבולטימור, מרילנד. "אנחנו מנסים לזהות אם סופרנובות רחוקות שונות מהותית ממה שאנו רואים ביקום הסמוך או דומות מאוד לזה".
פייר וחוקרי STScI אחרים סיפקו ניתוח מומחה כדי לקבוע אילו זרעונים הם למעשה סופרנובות ואילו לא, מכיוון שלעתים קרובות הם נראו דומים מאוד.
הצוות זיהה מספר סופרנובות בהיסט לאדום גבוה, כולל הרחוקה ביותר שאושרה אי פעם ספקטרוסקופית, בהיסט לאדום של 3.6. כוכב האב שלו התפוצץ כשהיקום היה בן 1.8 מיליארד שנים בלבד. זוהי מה שנקרא סופרנובה של קריסת ליבה, פיצוץ של כוכב מסיבי.
אנימציה זו מציגה את הפיצוץ של א ננס לבן, שריד צפוף ביותר של כוכב שאינו יכול עוד לשרוף דלק גרעיני בליבתו. בסופרנובה מסוג Ia זו, כוח הכבידה של הננס הלבן גונב חומר מבן לוויה כוכבי סמוך. כאשר הננס הלבן מגיע לפי הערכה של פי 1.4 מהמסה הנוכחית של השמש, הוא כבר לא יכול להחזיק את משקלו, ומתפוצץ. קרדיט: נאס"א/JPL-Caltech
חשיפת סופרנובות מסוג Ia רחוקות
מעניינים במיוחד אסטרופיזיקאים הם סופרנובות מסוג Ia. (ראה סרטון למעלה.) הכוכבים המתפוצצים האלה הם כה בהירים באופן צפוי שהם משמשים למדידת מרחקים קוסמיים רחוקים ולעזור למדענים לחשב את קצב ההתפשטות של היקום. הצוות זיהה לפחות סופרנובה אחת מסוג Ia בהיסט לאדום של 2.9. האור מהפיצוץ הזה החל לנוע אלינו לפני 11.5 מיליארד שנים כשהיקום היה בן 2.3 מיליארד שנים בלבד. שיא המרחק הקודם לסופרנובה מסוג Ia שאושרה ספקטרוסקופית היה הסטה לאדום של 1.95, כשהיקום היה בן 3.4 מיליארד שנים.
מדענים להוטים לנתח סופרנובות מסוג Ia בהסטות לאדום גבוהות כדי לראות אם לכולן יש אותה בהירות פנימית, ללא קשר למרחק. זה חשוב ביותר, כי אם הבהירות שלהם משתנה עם ההיסט לאדום, הם לא יהיו סמנים אמינים למדידת קצב ההתפשטות של היקום.
פייר ניתח את הסופרנובה מסוג Ia הזו שנמצאה בהיסט לאדום 2.9 כדי לקבוע אם הבהירות הפנימית שלה שונה מהצפוי. למרות שזה רק האובייקט הראשון כזה, התוצאות לא מצביעות על שום הוכחה לכך שהבהירות מסוג Ia משתנה עם הסטה לאדום. יש צורך בנתונים נוספים, אך לעת עתה, תיאוריות מבוססות סופרנובה מסוג Ia לגבי קצב ההתפשטות של היקום וגורלו הסופי נותרו על כנו. פייר גם הציג את ממצאיו במפגש ה-244 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה.
מבט לעבר העתיד
היקום המוקדם היה מקום שונה מאוד עם סביבות קיצוניות. מדענים מצפים לראות סופרנובות עתיקות שמגיעות מכוכבים המכילים הרבה פחות יסודות כימיים כבדים מכוכבים כמו השמש שלנו. השוואת הסופרנובות הללו לאלו ביקום המקומי תעזור לאסטרופיזיקאים להבין את היווצרות כוכבים ומנגנוני פיצוץ סופרנובה בזמנים מוקדמים אלה.
"אנחנו בעצם פותחים חלון חדש ליקום החולף", אמר עמית STScI מתיו סיברט, שמוביל את הניתוח הספקטרוסקופי של הסופרנובות JADES. "באופן היסטורי, בכל פעם שעשינו את זה, מצאנו דברים מרגשים במיוחד – דברים שלא ציפינו להם".
"מכיוון ש-Webb כל כך רגיש, הוא מוצא סופרנובות וחולפים אחרים כמעט בכל מקום אליו הוא מצביע", אמר חבר צוות JADES Eiichi Egami, פרופסור מחקר באוניברסיטת אריזונה בטוסון. "זהו הצעד המשמעותי הראשון לקראת סקרים נרחבים יותר של סופרנובות עם ווב."
טלסקופ החלל ג'יימס ווב הוא מצפה הכוכבים המוביל בעולם למדעי החלל. ווב פותר תעלומות במערכת השמש שלנו, מסתכל מעבר לעולמות רחוקים סביב כוכבים אחרים, וחוקר את המבנים והמקורות המסתוריים של היקום שלנו ומקומנו בו. Webb היא תוכנית בינלאומית בהובלת נאס"א עם שותפיה, ESA (סוכנות החלל האירופית) ו-CSA (סוכנות החלל הקנדית).
