Webb åbner et nyt vindue til supernovavidenskab | Asthafen

Webb åbner et nyt vindue til supernovavidenskab

Denne artikel er blevet peer reviewed af Science X redaktionel proces
og politikker.
Redaktører de fremhævede følgende egenskaber, der sikrer indholdets troværdighed:

verificerede fakta

pålidelig kilde

korrekturlæst


JADES Deep Field bruger observationer fra NASAs James Webb Space Telescope (JWST) som en del af JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) programmet. Et hold af astronomer, der studerede JADES-dataene, identificerede omkring 80 objekter (cirklet med grønt), som ændrede sig i lysstyrke over tid. De fleste af disse objekter, kendt som transienter, er resultatet af eksploderende stjerner eller supernovaer. Før denne forskning var der kun fundet en håndfuld supernovaer over en rødforskydning på 2, hvilket svarer til en tid, hvor universet kun var 3,3 milliarder år gammelt – kun 25% af dets nuværende alder. JADES-prøven indeholder mange supernovaer, der eksploderede endnu længere ind i fortiden, da universet var mindre end 2 milliarder år gammelt. Det inkluderer den fjerneste nogensinde bekræftet spektroskopisk, med en rødforskydning på 3,6. Dens stamstjerne eksploderede, da universet kun var 1,8 milliarder år gammelt. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, JADES Collaboration

× Tæt


JADES Deep Field bruger observationer fra NASAs James Webb Space Telescope (JWST) som en del af JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) programmet. Et hold af astronomer, der studerede JADES-dataene, identificerede omkring 80 objekter (cirklet i grønt), som ændrede sig i lysstyrke over tid. De fleste af disse objekter, kendt som transienter, er resultatet af eksploderende stjerner eller supernovaer. Før denne forskning var der kun fundet en håndfuld supernovaer over en rødforskydning på 2, hvilket svarer til en tid, hvor universet kun var 3,3 milliarder år gammelt – kun 25% af dets nuværende alder. JADES-prøven indeholder mange supernovaer, der eksploderede endnu længere tilbage i tiden, da universet var mindre end 2 milliarder år gammelt. Det inkluderer den fjerneste nogensinde bekræftet spektroskopisk, med en rødforskydning på 3,6. Dens stamstjerne eksploderede, da universet kun var 1,8 milliarder år gammelt. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, JADES Collaboration

Når man kigger dybt ind i kosmos, giver NASAs James Webb-rumteleskop forskerne det første detaljerede kig på supernovaer fra dengang vores univers var en brøkdel af dets nuværende alder. Et hold, der brugte Webbs data, identificerede 10 gange flere supernovaer i det tidlige univers end tidligere kendt. Adskillige nyopdagede eksploderende stjerner er de fjerneste eksempler af deres art, inklusive dem der bruges til at måle udvidelseshastigheden af ​​universet.

“Webb er en supernova-detektionsmaskine,” sagde Christa DeCoursey, en tredjeårig kandidatstuderende ved Steward Observatory og University of Arizona i Tucson. “Det store antal påvisninger plus de store afstande til disse supernovaer er to af de mest spændende resultater af vores forskning.”

DeCoursey præsenterede disse resultater på en pressekonference i 244. møde i American Astronomical Society i Madison, Wisconsin.

‘Supernova detektionsmaskine’

For at gøre disse opdagelser analyserede holdet billeddata opnået som en del af JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) programmet. Webb er ideel til at finde ekstremt fjerne supernovaer, fordi deres lys strækkes til længere bølgelængder – et fænomen kendt som kosmologisk rødforskydning.

Før Webbs opsendelse var der kun fundet en håndfuld supernovaer over en rødforskydning på 2, hvilket svarer til en tid, hvor universet kun var 3,3 milliarder år gammelt – kun 25 % af dets nuværende alder. JADES-prøven indeholder mange supernovaer, der eksploderede endnu længere tilbage i tiden, da universet var mindre end 2 milliarder år gammelt.

Tidligere brugte forskere NASAs Hubble-rumteleskop til at observere supernovaer fra dengang universet var i sit “unge voksne”-stadium. Med JADES ser forskerne supernovaer, da universet var i sine “teenagere” eller “pre-teenagere”. I fremtiden håber de at se tilbage på “toddler” eller “infant”-stadiet i rummet.

For at opdage supernovaer sammenlignede holdet flere billeder taget med et års mellemrum og ledte efter kilder, der forsvandt eller dukkede op på disse billeder. Disse objekter, der varierer i observeret lysstyrke over tid, kaldes transienter, og supernovaer er en type transienter. I alt opdagede JADES Transient Survey Sample-teamet omkring 80 supernovaer på en del af himlen, kun tykkelsen af ​​et riskorn holdt på en armslængde.

“Dette er virkelig vores første prøve af, hvordan universet med høj rødforskydning ser ud for overgangsvidenskab,” sagde holdkammerat Justin Pierel, en NASA Einstein Fellow ved Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland. “Vi forsøger at afgøre, om fjerne supernovaer er fundamentalt forskellige eller meget lig det, vi ser i det nærliggende univers.”

Pierel og andre STScI-forskere leverede ekspertanalyse for at bestemme, hvilke forbigående hændelser der faktisk var supernovaer, og hvilke der ikke var, da de ofte lignede meget.

Holdet identificerede et antal supernovaer med høj rødforskydning, inklusive den fjerneste, der nogensinde er bekræftet spektroskopisk, med en rødforskydning på 3,6. Dens stamstjerne eksploderede, da universet kun var 1,8 milliarder år gammelt. Det er en såkaldt kernekollaps-supernova, eksplosionen af ​​en massiv stjerne.


Denne mosaik viser tre af omkring 80 transienter, eller objekter med varierende lysstyrke, identificeret i data fra JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) programmet. De fleste forbigående fænomener er resultatet af stjerneeksplosioner eller supernovaer. Ved at sammenligne billeder taget i 2022 og 2023 var astronomer i stand til at lokalisere supernovaer, der fra vores perspektiv for nylig er eksploderet (som eksemplerne vist i de første to kolonner), eller supernovaer, der allerede er eksploderet, og hvis lys falmer (tredje søjle) ). Alderen på hver supernova kan bestemmes ud fra dens rødforskydning (angivet med ‘z’). Lyset fra den fjerneste supernova, med en rødforskydning på 3,8, blev skabt, da universet kun var 1,7 milliarder år gammelt. En rødforskydning på 2,845 svarer til en tid på 2,3 milliarder år efter big bang. Det nærmeste eksempel, med en rødforskydning på 0,655, viser lys, der forlod sin galakse for omkring 6 milliarder år siden, hvor universet var lidt over halvdelen af ​​sin nuværende alder. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, Christa DeCoursey (University of Arizona), JADES-samarbejde

× Tæt


Denne mosaik viser tre af omkring 80 transienter, eller objekter med varierende lysstyrke, identificeret i data fra JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) programmet. De fleste transienter er resultatet af eksploderende stjerner eller supernovaer. Ved at sammenligne billeder taget i 2022 og 2023 var astronomer i stand til at lokalisere supernovaer, der fra vores perspektiv for nylig er eksploderet (som eksemplerne vist i de første to kolonner), eller supernovaer, der allerede er eksploderet, og hvis lys falmer (tredje søjle) ). Alderen på hver supernova kan bestemmes ud fra dens rødforskydning (angivet med ‘z’). Lyset fra den fjerneste supernova, med en rødforskydning på 3,8, blev skabt, da universet kun var 1,7 milliarder år gammelt. En rødforskydning på 2,845 svarer til en tid på 2,3 milliarder år efter big bang. Det nærmeste eksempel, med en rødforskydning på 0,655, viser lys, der forlod sin galakse for omkring 6 milliarder år siden, hvor universet var lidt over halvdelen af ​​sin nuværende alder. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, Christa DeCoursey (University of Arizona), JADES-samarbejde

Opdagelse af fjerne Type Ia supernovaer

Af særlig interesse for astrofysikere er type Ia supernovaer. Disse eksploderende stjerner er så forudsigeligt lyse, at de bruges til at måle langt kosmiske afstande og hjælpe videnskabsmænd med at beregne udvidelseshastigheden af ​​universet. Holdet identificerede mindst én Type Ia supernova ved en rødforskydning på 2,9. Lys fra denne eksplosion begyndte at rejse til os for 11,5 milliarder år siden, da universet kun var 2,3 milliarder år gammelt. Den tidligere afstandsrekord for en spektroskopisk bekræftet Type Ia supernova var en rødforskydning på 1,95, da universet var 3,4 milliarder år gammelt.

Forskere kan ikke vente med at analysere Type Ia supernovaer ved høje rødforskydninger for at se, om de alle har den samme iboende lysstyrke, uanset afstand. Dette er kritisk vigtigt, for hvis deres lysstyrke varierer med rødforskydning, ville de ikke være pålidelige markører til at måle universets ekspansionshastighed.

Pierel analyserede denne Type Ia supernova fundet ved rødforskydning 2.9 for at bestemme, om dens iboende lysstyrke var anderledes end forventet. Selvom dette kun er det første objekt af denne art, viser resultaterne ingen beviser for, at Type Ia-lysstyrken ændres med rødforskydning. Der er brug for flere data, men indtil videre er teorier om universets ekspansionshastighed og dets ultimative skæbne baseret på Type Ia-supernovaer intakte. Pierel præsenterede også sine resultater på det 244. møde i American Astronomical Society.

Ser på fremtiden

Det tidlige univers var et meget anderledes sted med ekstreme miljøer. Forskere forventer at se gamle supernovaer komme fra stjerner, der indeholder langt færre tunge kemiske grundstoffer end stjerner som vores sol. Sammenligning af disse supernovaer med dem i lokaluniverset vil hjælpe astrofysikere med at forstå mekanismerne bag stjernedannelse og supernovaeksplosioner på disse tidlige tidspunkter.

“Vi åbner i det væsentlige et nyt vindue ind i det forbigående univers,” sagde Matthew Siebert, en STScI-medarbejder, der leder den spektroskopiske analyse af JADES supernovaer. “Historisk set, når vi har gjort dette, har vi fundet ekstremt spændende ting – ting, vi ikke havde forventet.”

“Fordi Webb er så følsom, finder den supernovaer og andre transienter næsten overalt, hvor den peger,” sagde JADES-teammedlem Eiichi Egami, forskningsprofessor ved University of Arizona i Tucson. “Dette er det første vigtige skridt mod mere omfattende supernovaforskning med Webb.”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *