Астрономы изучают сверхновые с помощью JWST

Распределение трассеров в характерной модели 25 M_⊙, где красный выбрасывается, а синий связывается. Ядра Si и C+O обозначены сплошной линией для иллюстрации. Автор: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6ddb

Статья называется «Гидродинамика и нуклеосинтез реактивных сверхновых II: сравнение с обилием чрезвычайно бедных металлами галактик и ограничениями на предшественников сверхновых». Авторами исследования являются доцент физики Политехнического института SUNY (SUNY Poly), доктор Шинг-Чи Леунг, в сотрудничестве с доктором Кенити Номото, почетным профессором Института математики и физики Вселенной Кавли (Kavli IPMU) Токийского университета.

Запущенный в 2021 году, JWST — это инфракрасный телескоп, предназначенный для наблюдения за галактиками в очень ранней Вселенной. Астрономы используют JWST для измерения химических сигнатур в этих ранних галактиках, которые датируются примерно 500 миллионами лет после Большого взрыва (текущий возраст Вселенной составляет около 13 миллиардов лет).

«Большинство химических элементов возникают в результате взрывов сверхновых», — пояснил доктор Льюнг. «Элементы, обнаруженные в этих ранних галактиках, пережили только одно или несколько событий сверхновых. Поэтому присутствующие химические элементы могут быть напрямую связаны с отдельными моделями сверхновых. Эти галактики — буквально космические окаменелости, которые документируют историю сверхновых и то, как они взрывались в очень ранней Вселенной».

Новые данные указывают на то, что канонические модели — те, которые описывают взрыв как сферический огненный шар — не могут объяснить закономерности обилия, наблюдаемые в этих галактиках. Это говорит о том, что такие модели не полностью отражают сложность взрывов сверхновых в этих ранних галактиках.

Исследовательская группа рассмотрела альтернативный механизм, известный как модель сверхновой, управляемой струей, которая включает взрывы, вызванные биполярными высокоскоростными струями, что приводит к более конусообразному взрыву. Они провели многомерное гидродинамическое моделирование, чтобы изучить, как струя распространяется из ядра звезды и приводит к последующему взрыву.

Их выводы показывают, что новые модели демонстрируют более широкое разнообразие закономерностей химического состава по сравнению с традиционными моделями, что гораздо лучше согласуется с данными наблюдений этих галактик.

«Мы находимся на самом подходящем этапе для изучения сверхновых благодаря таким мощным телескопам, как JWST, которые предоставляют высококачественные данные для исследования звезд и сверхновых», — сказал доктор Люнг.

«Эти данные послужат непосредственным доказательством для разработки реалистичных симуляций сверхновых. Мы продолжим этот проект, используя дополнительные данные с этих телескопов для изучения физики сверхновых и создания более точных моделей.

«В конечном итоге мы стремимся понять, как поколения звезд взрываются и вносят свои металлы во Вселенную на протяжении всей космической истории, что приводит к химическому разнообразию, которое мы наблюдаем сегодня. Это исследование рассматривает один из фундаментальных вопросов о Вселенной: откуда берутся все химические элементы?»

Больше информации: Shing-Chi Leung et al, Hydrodynamics and Nucleosynthesis of Jet-driven Supernovae. II. Comparisons with Abundances of Extremely Metal-poor Galaxies and Constraints on Supernova Progenitors, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6ddb

Источник: SUNY Polytechnic Institute