«Джеймс Уэбб» и обреченная звезда помогли разгадать тайну исчезающих красных сверхгигантов

У красных сверхгигантов типа Бетельгейзе велики шансы взорваться как сверхновая II типа. Но наблюдать такие обреченные звезды до вспышки удается не всегда. Зоркий в инфракрасном диапазоне «Джеймс Уэбб» разобрался, в чем тут дело.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Группа астрономов из Северо-Западного университета (штат Иллинойс) получила наиболее детальное на сегодняшний день изображение обреченной звезды перед ее взрывом сверхновой. С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) команда впервые идентифицировала исходную звезду, или предшественника сверхновой, в среднем инфракрасном диапазоне. Эти наблюдения в сочетании с архивными изображениями, полученными с помощью космического телескопа «Хаббл», показали, что событие постигло массивную красную звезду-сверхгиганта, окруженную очень плотным и протяженным облаком пыли.

Открытие может помочь разгадать загадку, которая не дает покоя ученым на протяжении десятилетий: почему массивные красные сверхгиганты редко взрываются как сверхновые. Теоретические модели предсказывают, что красные сверхгиганты должны составлять большинство сверхновых с коллапсом ядра. Новое исследование показывает, что эти звезды действительно взрываются, но просто скрыты от глаз до взрыва толстыми облаками пыли. Говоря простыми словами, после вспышки невозможно достоверно понять, что же там такое взорвалось.

Благодаря новым возможностям JWST астрономы наконец-то могут заглянуть сквозь пыль и увидеть катаклизмические события на всем их протяжении, устранив разрыв между теорией и наблюдением. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters. Это первое прямое обнаружение прародителя сверхновой с помощью JWST.

Астроном Чарли Килпатрик из Северо-Западного университета, который руководил исследованием, отметил, что ученые на протяжении нескольких десятилетий пытались точно определить, как выглядят взрывы красных сверхгигантских звезд. Только сейчас, благодаря JWST, у них наконец-то есть качественные данные и инфракрасные наблюдения, которые позволяют точно определить тип взорвавшейся звезды и то, как выглядела ее ближайшее окружение.

Самая красная и пыльная

С помощью автоматизированного обзора All-Sky Automated Survey of Supernovae астрономы впервые обнаружили SN2025pht 29 июня 2025 года. Ее свет исходил из соседней галактики NGC 1637, расположенной в 40 миллионах световых лет от Земли.

Сравнив изображения NGC 1637, полученные с помощью телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», сделанные до и после взрыва, Килпатрик и его коллеги нашли прародителя SN2025pht. Звезда сразу же привлекла внимание — была чрезвычайно яркой и невероятно красной. Хотя светимость объекта примерно в 100 000 раз превышала яркость Солнца, окружающая его пыль поглощала большую часть излучения. Пылевая завеса была настолько плотной, что в видимом свете звезда казалась в 100 с лишним раз тусклее, чем она выглядела бы без пыли. Невероятно красной звезда была по той причине, что пыль преимущественно блокировала более короткие синие волны, а красные пропускала.

Красные сверхгиганты — массивные звезды на поздних стадиях эволюции — являются одними из самых крупных во Вселенной. Когда их ядра коллапсируют, они взрываются как сверхновые типа II, оставляя после себя либо нейтронную звезду, либо черную дыру. Самый известный пример красного сверхгиганта — Бетельгейзе, яркое светило в созвездии Ориона. Она очень близка к коллапсу, который ожидается в течение ближайших 100 тысяч лет. Взрыв Бетельгейзе будет крайне эффектным, яркость сверхновой будет сравнима с яркостью полной Луны. Но достаточно большое расстояние до звезды (не менее 500 световых лет) обеспечит Земле относительную безопасность от воздействия рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Сценарий гамма-всплеска при взрыве Бетельгейзе признается учеными крайне маловероятным.  

Любопытно, что на Бетельгейзе также фиксировались масштабные выбросы пыли, временно снижавшие яркость звезды.

По словам Килпатрика, SN2025pht удивительна тем, что она оказалась намного краснее, чем почти любой другой красный сверхгигант, наблюдаемый перед взрывом сверхновой. Это говорит о том, что предыдущие взрывы могли быть намного ярче, чем предполагалось, поскольку у наблюдателей не было таких качественных инфракрасных данных, которые может предоставить JWST.

Что скрывает пыль

Поток пыли может объяснить, почему астрономам так сложно найти красных сверхгигантов, являющихся предшественниками сверхновых. Большинство массивных звезд, которые взрываются как сверхновые, являются самыми яркими и светящимися объектами на небе. Теоретически их должно быть легко обнаружить до взрыва. Но этого не происходит.

Астрономы предполагают, что все массивные стареющие звезды оказываются очень пыльными. Плотные пылевые оболочки могут настолько сильно ослаблять свет, что его невозможно обнаружить. Новые наблюдения с помощью JWST подтверждают эту гипотезу.

Помимо наличия самой пыли, удивил и ее состав. В то время как красные сверхгиганты, как правило, производят силикатную пыль с высоким содержанием кислорода, пыль этой звезды оказалась богата углеродом. Это говорит о том, что мощная конвекция в последние годы жизни звезды могла поднять углерод из глубин, обогатив поверхность и изменив химический состав производимой пыли.

Новая эра исследования сверхновых

Исследование стало первым случаем, когда астрономы использовали JWST для непосредственной идентификации звезды-прародительницы сверхновой. Это открывает широкие перспективы. Снимая в ближнем и среднем инфракрасном спектре, JWST может обнаруживать скрытые в облаках пыли массивные звезды и предоставлять недостающую информацию о том, как они живут и умирают (точнее, реинкарнируют в новые сущности).

Сейчас команда ищет похожие красные сверхгиганты, которые в будущем могут взорваться как сверхновые. В этом поиске может помочь космический телескоп NASA «Нэнси Грейс Роман», который планируется к запуску в 2026 году. Он будет обладать достаточным разрешением, чувствительностью и диапазоном инфракрасных волн, чтобы увидеть эти звезды и, возможно, зафиксировать моменты, когда ближе к концу своей жизни они выбрасывают большое количество пыли.

С запуском JWST и предстоящим запуском «Романа» настало захватывающее время для изучения массивных звезд и прародителей сверхновых. Качество данных в ходе новых открытий, которые мы сделаем, превзойдет все, что наблюдалось за последние 30 лет.Чарльз Килпатрикастроном.

Недавно астрономы открыли сверхновую крайне редкого вида в созвездии Большой Медведицы. Об этом — в материале Hi-Tech Mail.

• космос

Поделиться