Mednarodna raziskovalna skupina je z uporabo vesoljskega teleskopa James Webb (JWST) posnela najpodrobnejši pogled na zvezdo tik pred tem, ko je eksplodirala kot supernova. Gre za prvo neposredno identifikacijo izvorne zvezde v srednjem infrardečem območju, ki so jo znanstveniki povezali z izbruhom supernove. Ključno vlogo pri raziskavi je imela Univerza Northwestern, katere ekipa je podatke JWST združila s starejšimi opazovanji teleskopa Hubble.
Odkritje razkriva, da je eksplozija izvirala iz masivne rdeče superorjakinje, ki jo je obdajal neobičajno gost plašč prahu. Prav ta prah je dolgo časa zakrival predhodnice supernov in ustvarjal vtis, da takšne zvezde le redko končajo svojo življenjsko pot z eksplozijo.
Astronomi so že dolgo predvidevali, da bi morali rdeči superorjaki predstavljati večino supernov tipa II, saj se njihova jedra ob koncu življenjskega cikla sesedejo in sprožijo izbruh. V praksi pa teh primerov skorajda niso zaznali. Nova opazovanja, ki jih je objavila revija The Astrophysical Journal Letters, potrjujejo, da rdeči superorjaki res eksplodirajo, le da so zaradi gostega prahu v njihovi okolici pogosto nevidni.
Raziskovalec Charlie Kilpatrick z Univerze Northwestern je ob predstavitvi poudaril, da so astronomi na to razlago čakali desetletja: „Šele podatki JWST omogočajo, da z veliko natančnostjo določimo, kakšna zvezda je eksplodirala in v kakšnem okolju se je to zgodilo.“
Odkritje supernove SN2025pht
Supernovo, poimenovano SN2025pht, so prvič zaznali 29. junija letos s pomočjo pregleda All-Sky. Svetloba eksplozije je do Zemlje pripotovala iz galaksije NGC 1637, oddaljene približno 40 milijonov svetlobnih let. Primerjava posnetkov Hubbla in JWST pred ter po eksploziji je razkrila presenetljivo svetlo, a hkrati močno zatemnjeno predhodnico.
Kljub temu da je zvezda žarela kar 100.000-krat svetleje od Sonca, je zaradi gostega oblaka prahu v vidnem spektru delovala več kot stokrat temnejša. Prah je blokiral krajše valovne dolžine svetlobe, zato je bila zvezda videti izjemno rdeča. Član raziskovalne ekipe Aswin Suresh z Univerze Northwestern je opozoril, da gre za „najbolj rdečo in prašno rdečo superorjakinjo, ki so jo do zdaj kdaj opazili eksplodirati kot supernovo“.
Rdeči velikani na pragu smrti
Rdeči superorjaki sodijo med največje zvezde v vesolju in v zadnjih fazah razvoja izgubijo stabilnost. Ko se njihovo jedro zruši, nastane supernova tipa II, za katero ostane nevtronska zvezda ali črna luknja. Eden najbolj znanih primerov tovrstnih zvezd je Betelgeza v ozvezdju Orion, ki se prav tako približuje koncu življenjskega cikla.
Kilpatrick je ob analizi SN2025pht poudaril, da so pretekle ocene o svetlosti podobnih zvezd morda podcenjene. „Nova opazovanja kažejo, da so bile eksplozije v resnici veliko svetlejše, kot smo mislili, le da jih nismo videli skozi gosto plast prahu,“ je dejal.
Ključna sestavina – prah
Ob odkritju so raziskovalci posebno pozornost namenili prahu, ki je obdajal umirajočo zvezdo. Čeprav običajno rdeči superorjaki proizvajajo prah bogat s kisikom, se je pri SN2025pht izkazalo, da gre za ogljikovo bogat material. To nakazuje, da je močna konvekcija v notranjosti zvezde dvignila ogljik proti površini in spremenila sestavo prahu.
Kilpatrick je dodal, da so infrardeči podatki JWST razkrili manjšo prisotnost kisika, kot bi jo pričakovali, kar je še dodatno presenetilo znanstvenike. Po njegovih besedah to potrjuje tezo, da so najmasivnejše zvezde tudi najbolj prašne, zato jih je v zadnjih trenutkih težko zaznati.
Nova doba raziskovanja supernov
Gre za prvo identifikacijo zvezde predhodnice supernove s pomočjo JWST, kar odpira pot novim raziskavam. Ker teleskop zajema podatke v bližnjem in srednjem infrardečem spektru, lahko razkrije zvezde, ki so do zdaj ostajale skrite v oblakih prahu. Ekipa z Univerze Northwestern načrtuje nadaljnje raziskave rdečih superorjakinj, ki bi v prihodnjih letih lahko doživele enak konec.
Pri tem bo ključno vlogo igral tudi prihodnji Nasini teleskop Nancy Grace Roman, ki bo imel široko pokritost infrardečih valovnih dolžin in bo omogočal spremljanje sprememb pri teh zvezdah v zadnjih fazah njihovega obstoja. Kilpatrick je ob tem izpostavil, da gre za „vznemirljiv čas raziskovanja masivnih zvezd, saj podatki JWST presegajo vse, kar so znanstveniki imeli na voljo v zadnjih treh desetletjih“.
Raziskava, objavljena v The Astrophysical Journal Letters, nosi naslov „SN2025pht tipa II v NGC 1637: rdeča superorjakinja z ogljikom bogatim prahom kot prva JWST-jeva detekcija predhodnice supernove“ in jo je zagotovila Univerza Northwestern.
Foto: Glavna slika na levi prikazuje kombiniran Webbov in Hubblov pogled na spiralno galaksijo NGC 1637, z območjem zanimanja v zgornjem desnem kotu. Preostale tri slike prikazujejo podroben pogled na rdečo superorjakinjo pred in po eksploziji. Zvezda ni vidna na Hubblovi sliki pred eksplozijo, je pa vidna na Webbovi sliki. Hubblov pogled iz julija 2025 prikazuje sijoče posledice eksplozije. Avtorstvo: NASA, ESA, CSA, STScI, Charles Kilpatrick (Northwestern), Aswin Suresh (Northwestern)