Članak preporučio prof. dr Tristan Hibš

Kako je izgledala zoru svemira, u vreme kada su se prve masivne zvezde tek palile i gasile u kosmičkom mraku? Posmatranje dubokog svemira zapravo predstavlja putovanje u davno prošla vremena, jer je svetlosti sa najudaljenijih objekata potrebno više milijardi godina da pređe nezamislive prostranstva i stigne do naših detektora.

Upravo jedno takvo fascinantno putovanje omogućio nam je svemirski teleskop Džejms Veb (JWST). Astronomi su pomoću ovog revolucionarnog instrumenta uočili eksploziju zvezde – supernovu nazvanu AT 2026abck – koja je oslobodila svoju svetlost pre više od 12,5 milijardi godina. Ovaj kosmički vatromet odigrao se svega 1,15 milijardi godina nakon Velikog praska, u epohi kada je svemir imao manje od desetine svoje sadašnje starosti. Otkriće je detaljno opisano u naučnom radu objavljenom 29. septembra na servisu arXiv, koji trenutno prolazi kroz proces stručne recenzije (peer review).

Ovo otkriće nam pruža neprocenjiv prozor u praistoriju kosmosa. U nastavku predstavljamo pet zapanjujućih činjenica o ovoj pradavnoj zvezdanoj eksploziji.

1. Kosmička sreća: Otkriće bez pomoći „prirodne lupe”

Ovo otkriće nosi sa sobom neverovatnu dozu astronomske sreće. Istraživački tim je uspeo da uoči eksploziju svega 4 do 10 dana nakon što se dogodila, mereno u vremenskom okviru same zvezde. Detekcija je ostvarena u okviru programa NEXUS Treasury, u kojem JWST periodično pretražuje iste delove neba tragajući za pradavnim eksplozijama. Predmetna galaksija posmatrana je nekoliko godina unazad bez ikakvih promena, sve dok 7. avgusta ove godine nije uočena iznenadna svetlosna tačka.

Ono što ovo otkriće čini doista jedinstvenim jeste činjenica da je supernova uočena direktno, bez pomoći takozvanog gravitacionog sočiva. Gravitaciono sočivo je fenomen u kom masivna jata galaksija u prvom planu svojom gravitacijom savijaju i uvećavaju svetlost udaljenih objekata iza sebe, delujući kao prirodno uvećavajuće staklo. Gotovo sve do sada otkrivene supernove na ovakvim udaljenostima uočene su upravo zahvaljujući tom prirodnom pojačanju. Ovoga puta, Džejms Veb je uhvatio svetlost direktno, što zahteva da teleskop posmatra tačno određeni, sićušni deo neba u tačnom trenutku kada zvezda umire.

Prvi autor studije, Mingyang Zhuang, astrofizičar sa Univerziteta Ilinois u Urbani-Šampejnu, objasnio je koliko je ovaj trenutak bio poseban:

 

 

SN / NASA

"Većina supernova na ovoj udaljenosti pronađena je uz pomoć masivnog jata galaksija u prvom planu koje deluje kao prirodno uvećavajuće staklo. Ovo je najudaljenija koju smo zapravo videli kako se pojavljuje."

2. Zastrašujući sjaj: Svetlija od 8 milijardi Sunaca

Fizičke dimenzije i energija oslobođena tokom ove eksplozije svedoče o događaju kataklizmičnih razmera koji prevazilazi većinu poznatih zvezdanih smrti:

• Maksimalni sjaj: Na svom vrhuncu, supernova je dostigla sjaj koji je čak 8 milijardi puta veći od sjaja našeg Sunca, što je čini skoro jednako svetlom kao celokupna galaksija Mlečni put.
• Izračena energija: Tokom ove eksplozije oslobođena je količina energije koju će naše Sunce izračiti tokom svojih 2 milijarde godina života.
• Temperatura i veličina: Omotač izbačenog materijala dostigao je temperaturu od preko 16.000 °C, dok se radijus ekspandirajućeg oblaka proširio na čak 46 astronomskih jedinica (što odgovara udaljenosti Plutona od Sunca u njegovoj najudaljenijoj tački).

Koautor studije Xiaohui Fan, profesor astronomije sa Univerziteta u Arizoni, slikovito je opisao snagu ove eksplozije:

"U svom vrhuncu, supernova je oko 8 milijardi puta sjajnija od Sunca … skoro sjajna kao čitava galaksija Mlečni put. Tokom eksplozije, ona izrači energiju koju će Sunce izračiti tokom oko 2 milijarde godina."

3. Kosmički usporeni snimak: Kada širenje svemira uspori vreme

Jedan od najfascinantnijih fenomena moderne kosmologije jeste način na koji širenje prostora utiče na našu percepciju vremena. Između dva posmatranja teleskopa JWST – prethodnog od 28. maja 2026. kada eksplozije nije bilo, i narednog od 7. avgusta 2026. kada je uočena – na zemaljskim satovima protekao je 71 dan. Međutim, u samom sistemu supernove, tokom tog perioda prošlo je svega oko 12 dana.

Uzrok ovog efekta leži u širenju svemira tokom 12,5 milijardi godina koliko je svetlosti bilo potrebno da stigne do nas. Zbog širenja kosmosa, prostranstvo između nas i supernove u međuvremenu se povećalo šest puta. Kako se prostor rastegao šest puta, tako se i sama svetlost rastegla na dužim talasnim dužinama, a vremenski razmak između svetlosnih signala se produžio. Rezultat je kosmički usporeni snimak: događaji koji su se na samoj zvezdi odigrali tokom jedne nedelje, iz naše perspektive na Zemlji odvijaju se punih šest nedelja – šest puta sporije nego što su se stvarno dogodili.

4. Dom u siromašnom komšiluku: Neobična galaksija ID101411

Zvezda je eksplodirala unutar mlade galaksije koja nosi oznaku ID101411. Uslovi koji vladaju u ovom kosmičkom susedstvu pružaju uvid u ranu fazu evolucije galaksija:

• Masa galaksije: Galaksija domaćin poseduje ukupnu masu od oko 6,3 milijarde Sunčevih masa, što je čini relativno kompaktnom u poređenju sa današnjim divovima.
• Ubrzano rađanje zvezda: U njoj se nove zvezde rađaju izuzetno agresivnim tempom – više od 10 puta brže nego u našem Mlečnom putu.
• Deficitarna metalima: Galaksija je izuzetno siromašna težim elementima (u astronomiji se svi elementi teži od hidrogena i helijuma nazivaju „metali”).
• Razlog hemijskog deficita: U svemiru starom tek 1,15 milijardi godina nije prošlo dovoljno vremena da višestruke generacije zvezda kroz svoje nuklearne fuzije i potonje eksplozije stvore i raseju teže elemente poput ugljenika, kiseonika ili gvožđa.

5. Misterija tipa eksplozije: Da li gledamo u retku „superluminoznu” supernovu?

Standardne supernove nastale kolapsom jezgra odvijaju se kada masivne zvezde (mase između 8 i 50 puta veće od Sunčeve) potroše svoje gorivo, nakon čega sledi nagli kolaps unutrašnjeg jezgra i eksplozivno izbacivanje spoljnih slojeva. Međutim, ekstremni sjaj i oslobođena energija supernove AT 2026abck navode naučnike na pretpostavku da je reč o znatno ređem fenomenu – superluminoznoj supernovi.

Superluminozne supernove oslobađaju desetinama ili stotinama puta više energije od običnih zvezdanih eksplozija. Zašto je ovo saznanje toliko važno astrofizičarima? Mogućnost da posmatramo superluminoznu supernovu u tako ranom, metalima siromašnom svemiru pruža naučnicima jedinstvenu prirodnu laboratoriju. Ovi ekstremni događaji otkrivaju kako su se najmasivnije zvezde prve generacije rađale, umirale i obogaćivale rani kosmos energijom i prvim hemijskim elementima.

Zaključci istraživačkog tima za sada su preliminarni. Naredna posmatranja Džejmsa Veba – koja će pokazati da li se eksplozija i dalje zagreva ili je počeo proces hlađenja – daće konačan odgovor o tačnom mehanizmu ove monumentalne eksplozije.

Zaključak: Prozor u našu praistoriju i pitanje za razmišljanje

Otkriće supernove AT 2026abck predstavlja izuzetan uspeh savremene astronomije. Zahvaljujući preciznosti teleskopa Džejms Veb, u mogućnosti smo da prisustvujemo pojedinačnim zvezdanim dramama koje su se odigrale u vreme kada su se temelji današnjeg univerzuma tek uspostavljali.

https://www.livescience.com/space/cosmology/the-james-webb-telescope-is-watching-one-of-the-earliest-supernovas-in-the-universe-unfold