סופרנובות ביקום המוקדם פשוט פגעו אחרת. במיוחד כשהכוכבים שהתפוצצו היו מפלצת כוכבים פי 20 ממסת השמש.
שימוש ב-(), אסטרונומים גילו את אחת הסופרנובות הרחוקות ביותר, ולפיכך, המוקדמות ביותר להורג כוכבים שנראו אי פעם. הפיצוץ הזה, שהרעיד את הקוסמוס כ-2 מיליארד שנים לאחר מכן, סימן את מותו של כוכב מפלצת כזה בדיוק.
הסופרנובה הזו, שזוהתה כחלק מתוכנית JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), יכולה לעזור למדענים להוסיף פרטים נוספים לתמונה הקוסמית של חיים ומוות כוכבים שהם בונים כעת.
הסופרנובה, המכונה AT 2023adsv, התפרצה לפני כ-11.4 מיליארד שנים בגלקסיה מוקדמת מסיבית. למרבה הפלא, הפיצוץ הכוכבי הזה עשוי להיות שונה במקצת מהסופרנובות שהתרחשו לאחרונה ביקום המקומי. בפרט, נראה שהפיצוץ עתיר האנרגיה היה אלים יתר על המידה.
"הכוכבים הראשונים היו שונים במידה ניכרת מהכוכבים היום. הם היו מאסיביים, הם היו לוהטים, והיו להם פיצוצים ענקיים באמת", אמר חבר צוות JADES וחוקר מכון טלסקופ החלל (STScI) דיוויד קולטר במפגש ה-245 של האמריקנית החברה האסטרונומית (AAS) בנמל הלאומי, מרילנד, ביום שני (13 בינואר). "אנחנו לא יודעים כמה [סופרנובות] ה-JWST ימצא, אבל אנחנו יכולים להתחיל לדחוף לתחילתם של הכוכבים הראשונים הללו ולקוות לראות את הפיצוצים שלהם."
סיפור על חיים כוכבים, מוות ולידה מחדש
היקום המוקדם היה משעמם יחסית ליקום המודרני, במיוחד כשבוחנים את התוכן הכימי שלו. זה בגלל שזה היה במידה רבה מימן, היסוד הקל והפשוט ביותר, עם קצת הליום, היסוד השני הקל ביותר. היה קיים ביקום התינוקות רק מעט יסודות כבדים יותר, שאסטרונומים מתייחסים אליהם בצורה קצת מבלבלת כ"מתכות".
הדור הראשון של כוכבים, הידוע ככוכבי אוכלוסייה III (לא מככבים באוכלוסיה I כפי שהייתם מצפים, אולי), נולד מכתמים צפופים מדי במרק הקוסמי הזה, קל המרכיבים. כוכבים אלה החלו למזג מימן והליום ליסודות כבדים יותר.
כאשר הכוכבים המאסיביים ביותר (עם מסות של יותר מפי 8 מזו של השמש) הגיעו לסוף אספקת הדלק שלהם להיתוך גרעיני, ליבותיהם קרסו ויצרואו כוכבי נויטרונים, בעוד השכבות החיצוניות העשירות במתכות שלהם פוצצו בפיצוצי סופרנובה.
תהליך זה זרע ענני מימן והליום בגלקסיות הראשונות עם יסודות כבדים. משמעות הדבר היא שכאשר כתמים צפופים מדי בעננים המועשרים הללו קרסו ליצירת כוכבים חדשים, הדור השני של כוכבים (Population II) היה עשיר יותר במתכות מהראשון.
קָשׁוּר:
זה חזר על עצמו עד שהוליד דור שלישי של כוכבים עתירי מתכת אפילו יותר. זהו הדור השלישי של גופי כוכבים, כוכבי אוכלוסייה I (שוב, לא כוכבי פופ III כפי שהייתם מצפים), שאליו הכוכב שלנו,, שייך.
עם זאת, למרות שזה עשוי להיראות כמו מקרה של היסטוריה קוסמית שחוזרת על עצמה, היה משהו שונה בסיבוב הראשון של הסופרנובות.
מדענים חושבים שטבעם דל המתכות של הכוכבים הללו היה גורם להם לחיות חיים קצרים יותר. זה גם היה הופך את פיצוצי הסופרנובה שמציינים את סוף החיים הללו לאלים יותר מאשר מותם של כוכבים צאצאים מאוחרים יותר.
הסופרנובות המוקדמות הללו צריכות להיות בהירות להפליא ובכך נראות ל-JWST. ואכן, שיתוף הפעולה של JADES, החוקר את הלידה וההתפתחות של הגלקסיות המוקדמות ביותר, הבחין עד כה80 סופרנובות עתיקות.
"חקירת התפוצצויות סופרנובה מרוחקות היא הדרך היחידה לחקור את הכוכבים האינדיבידואליים המאכלסים את הגלקסיות המוקדמות הללו", אמרה חברת הצוות והחוקרת מאוניברסיטת אריזונה בטוסון, כריסטה דקורס, בהצהרה. "המספר העצום של גילויים בתוספת המרחקים הגדולים לסופרנובות אלו הן שתי התוצאות המרגשות ביותר מהסקר שלנו."
סופרנובה מוקדמת עם טוויסט
ההרכב הכימי של AT 2023adsv אומר שהוא בולט כאחת הסופרנובות המוקדמות ביותר.
"הסופרנובה הזו כל כך רחוקה ולכן כל כך רחוקה אחורה בזמן שכאשר האור הגיע אלינו לראשונה היקום היה בן פחות מ-2 מיליארד שנה", המשיך קולטר. "זה אומר שהאור הזה נע 6 מיליארד שנים לפני שהשמש אי פעם נוצרה.
"אז הסופרנובה הזו התרחשה גם בסביבה שנראית שונה במידה ניכרת מהסביבה שבה כוכב הבית שלנו חי היום".
בעוד ש-AT 2023adsv דומה לסביבה הדלה במתכות של היקום המוקדם שבו נולד הכוכב שהתפוצץ לשגר אותו, יש טוויסט או שניים.
"נראה שזה בן דוד קרוב לסופרנובות מקומיות שנצפו בסביבות בתוליות דומות", אמר קולטר בהצהרה. "עם זאת, הדמיון נעצר שם - נראה ש-2023adsv היה פעם כוכב מסיבי במיוחד, אולי עד פי 20 מהמסה של השמש שלנו."
כוכבים בגדלים מפלצתיים כאלה נדירים ביקום המקומי והעכשווי. 2023adsv גם התפוצץ עם בערך פי שניים מהאנרגיה של הסופרנובה הממוצעת שהופעלה על ידי כוכבים מסיביים סמוכים.
"אנרגיית הפיצוץ הגבוהה של 2023adsv יכולה להצביע על כך שהמאפיינים של פיצוצי סופרנובה עשויים להיות שונים ביקום המוקדם, אבל אנחנו צריכים תצפיות נוספות כדי לאשש את הרעיון הזה", אמר חבר הצוות והמצפה הלאומי האסטרונומי של יפן, Takashi Moriya.
ה-JWST יקבל יד בציד אחר הפיצוץ הקוסמי הקדום והרחוק ביותר בשנת 2026 כאשראמורה לשגר את טלסקופ החלל הגדול הבא שלה, הטלסקופ החלל הרומאי ננסי גרייס.
ההערכות הנוכחיות מצביעות על כך ששדה הראייה הרחב של רומן יאתר אלפי סופרנובות מוקדמות לעין האינפרא-אדום הרגישה של ה-JWST כדי לחדד ולחקור.
המחקר של הצוות הוצג במפגש ה-245 של ה-AAS ביום שני, ומאמר טרום-דפוס זמין באתר המאגרarXiv.
פורסם במקור בSpace.com.
