De James Webb Space Telescope heeft misschien net zijn eerste supernova gevonden

astronomen zag iets ongewoons in een ver sterrenstelsel in recente beelden van de James Webb Space Telescope – iets dat er niet was toen Hubble voor het laatst naar hetzelfde sterrenstelsel keek.

“We vermoeden dat het een supernova is”, astronoom Mike Engesser van het Space Telescope Science Institute (STScI) vertelt: Inverse. Het vinden van kortstondige kosmische gebeurtenissen zoals supernova’s is niet waarvoor Webb is ontworpen, maar de nieuw operationele ruimtetelescoop lijkt vol verrassingen te zitten. En deze zou de deur kunnen openen voor het zoeken naar de doodsstrijd van de eerste generaties massieve sterren van het universum.

Wat is er nieuw Engesser en zijn collega’s zeggen dat het heldere object waarschijnlijk de eerste supernova is die door de Webb-telescoop is waargenomen. Het is bijvoorbeeld extreem helder in vergelijking met de rest van de melkweg. En Webb observeerde de melkweg, genaamd SDSS.J141930.11+5251593, twee keer, vijf dagen na elkaar; het object werd in die vijf dagen een klein beetje gedimd – klassiek supernova-gedrag.

“We zouden meer tijdreeksgegevens nodig hebben om een ​​beslissing te nemen, maar de gegevens die we hebben komen overeen met die van een supernova, dus het is een zeer goede kandidaat”, zegt Engesser.

Deze reeks afbeeldingen toont dezelfde reeks sterrenstelsels – eerst bekeken door Hubble en vervolgens door Webb. In de rechterbenedenhoek toont een afbeelding de verschillen in licht tussen de twee afbeeldingen. Kun jij de supernova spotten?STSCI

Het sterrenstelsel, waarvan we de logge astronomische naam niet zullen herhalen, is tussen de 3 en 4 miljard lichtjaar verwijderd, dus astronomen zien het langzaam vervagende licht van een explosie die 3 tot 4 miljard jaar geleden plaatsvond. De daadwerkelijke dood van een ster duurt een fractie van een seconde, maar de resulterende vuurbal heeft dagen nodig om te groeien en op te helderen, en vervaagt dan geleidelijk in de komende maanden. Dat is een oogwenk in astronomische tijd, dus het is puur geluk dat Webb deze supernova zag kort nadat zijn helderheid een hoogtepunt bereikte.

“Het is vooral opwindend omdat we hebben aangetoond dat we met Webb nieuwe transiënten kunnen vinden en detecteren, iets waar JWST niet voor is ontworpen”, zegt Engesser. “Maar het is een van de dingen die we laten zien dat we op een soort ad hoc manier kunnen doen.”

Hoe veelzijdig het ook is, Webb is niet het soort telescoop dat astronomen doorgaans gebruiken om op kortlevende objecten zoals supernova’s te jagen. Meestal wordt dat werk gedaan door telescopen op aarde hier op aarde, die elke nacht grote delen van de lucht in beeld brengen.

Webb daarentegen kijkt veel, veel dieper in kleinere stukjes lucht. Het eerste deep-field-beeld van de telescoop, dat op 12 juli werd vrijgegeven, beslaat een gebied van de hemel dat je zou kunnen bedekken met een zandkorrel die op armlengte wordt gehouden.

“Dus de werkelijke kans dat je een transiënt aantreft in het veld waar je naar kijkt, is vrij klein – of we dachten tenminste dat het klein zou zijn”, zegt Engesser. “Maar zoals je waarschijnlijk hebt gehoord, is elk JWST-veld op dit moment een diep veld, dus er zijn overal sterrenstelsels, en nu denken we, oh, we hebben misschien een heel goede kans om de hele tijd supernova’s te detecteren.”

Hier is de achtergrond — De op aarde gebaseerde telescopen die gewoonlijk op zoek zijn naar supernova’s, maken om de paar nachten beelden van dezelfde grote delen van de hemel. Hun gegevensverwerkingssoftware vergelijkt elke nieuwe afbeelding met eerdere afbeeldingen van hetzelfde gebied, op zoek naar iets dat mogelijk is veranderd.

Om hetzelfde te doen met ruimtetelescopen, vergeleken Engesser en zijn collega nieuwe gegevens van Webbs NIRCam-instrument met Hubble-beelden van hetzelfde gebied. Ze gebruikten software om te zoeken naar verschillen die zouden kunnen onthullen wat astronomen ‘transiënten’ noemen, objecten die verschijnen, verdwijnen, oplichten of dimmen op een tijdschaal die we in realtime kunnen zien.

Zo vond het team de supernova. Het is ook hoe ze een supernova hebben gevonden die in 2013 tot leven kwam. Astronomen wisten ervan, genaamd 2013 EJ, maar de eens zo heldere vuurbal is al lang te veel vervaagd voor de meeste telescopen om hem te zien.

“Er zijn veel vragen over dit specifieke object en wat voor soort ster het was, en zijn omgeving – zoals hoe stoffig is het? Het lijkt alsof het erg stoffig is”, zegt Engesser.

Omdat supernova’s de neiging hebben om in de loop van een paar maanden te vervagen, krijgen astronomen meestal hun veel latere stadia niet te zien. Webb’s diepe kijk op het universum zou de nasleep van een supernova zoals 2013 EJ zelfs enkele jaren later gemakkelijker kunnen volgen.

SN 2013EJ zoals gezien door het Virtual Telescope Project.Virtueel telescoopproject

“Dus dit nu observeren met Webb is echt heel cool als een manier om de superlate omgeving rond grote, heldere supernova’s zoals deze te onderzoeken”, zegt Engesser. “We krijgen nieuwe inzichten die we eerder niet konden krijgen.”

Engesser noemt beide detecties – de nieuw ontdekte supernova en de vervagende die wetenschappers uit het oog waren verloren – een proof of concept. Hij en zijn collega’s maken deel uit van het Transient Science @ Space Telescope-onderzoeksteam, geleid door astrofysicus Ori Fox bij STScI. Het team van Fox wil Webb gebruiken om te zoeken naar supernova’s in de oudste, meest verre sterrenstelsels in het universum, het soort dat zelfs Hubble moeilijk kan zien.

“Als we nieuwe dingen kunnen detecteren, dan kunnen we dit soort zeer snelle doorlooptijden van kansenvoorstellen doen, waarbij we iets detecteren en dan kunnen we zeggen: ‘Oké, onderbreek al het andere. We willen dit ding nu observeren ; dit is tijdgevoelig'”, legt Engesser uit. “Als we eens een mooi repertoire hebben” [of supernovae] opgebouwd, kunnen we zeggen: ‘Oké, het is eigenlijk zeer de moeite waard voor ons om deze tijdgevoelige waarnemingen van superhoge roodverschuiving supernova’s te hebben.”

Waarom het uitmaakt – Oude, verre supernova’s zouden astronomen kunnen helpen de structuur van het universum beter te begrijpen en hoe het zich in de loop van de tijd uitrekt en uitbreidt. De meeste natuurkundigen zijn het er nu over eens dat het heelal uitdijt en dat die uitdijing versnelt; dat is te danken aan een onderzoek uit 1998 waarin een specifiek type supernova werd gebruikt om afstanden tussen objecten in de kosmos te helpen meten. Deze supernova’s, Type Ia-supernova’s genoemd, vinden plaats wanneer een witte dwergster in een dubbelstersysteem zoveel materiaal van zijn begeleidende ster steelt (of aangroeit) dat de hebzuchtige witte dwerg onder zijn eigen massa instort.

Omdat Type Ia-supernova’s altijd dezelfde helderheid hebben, kunnen astronomen meten hoe helder een supernova lijkt om te berekenen hoe ver deze en het gaststelsel ervan zijn. Astronomen noemen objecten met bekende helderheid ‘standaardkaarsen’.

“Door naar de roodverschuiving van deze supernova’s te kijken, kun je meten hoe snel ze van je af bewegen, en ook hoe ver ze weg zijn”, legt Engesser uit. “Dus een van de dingen die we met Webb willen doen, is supernova’s met een superhoge roodverschuiving detecteren om de kosmologische aard van het universum en hoe het in de loop van de tijd verandert nog meer te beperken.”

De oudste supernova’s in het universum bevatten ook aanwijzingen over de korte levensduur en gewelddadige dood van de eerste generatie zeer massieve sterren in het universum. Die oude reuzensterren waren misschien heel anders dan de reuzensterren in het nabije, recente universum dat ons meer bekend is.

Leave a Comment