Нове дослідження з використанням даних нещодавно виведеного з експлуатації космічного телескопа Spitzer повідомляє про виявлення п'яти наднових, які, будучи непоміченими в оптичному світлі, ніколи раніше не спостерігалися.
Спітцер бачив Всесвіт в інфрачервоному світлі, який пробивається крізь пилові хмари, що блокують оптичне світло - вид світла, який бачать наші очі, і ці незатенені наднові зірки випромінюють найбільш яскраво.
Щоб знайти приховані наднові, дослідники вивчили спостереження Spitzer 40 пилових галактик. Ґрунтуючись на кількості наднових, яку вони виявили в цих галактиках, дослідження підтверджує, що наднові дійсно трапляються так часто, як очікують вчені. Це очікування ґрунтується на нинішньому розумінні вченими того, як еволюціонують зірки. Подібні дослідження необхідні, щоб поліпшити це розуміння, зміцнюючи або оскаржуючи певні аспекти.
«Ці результати зі Спітцером показують, що оптичні огляди, на які ми довгий час покладалися для виявлення наднових, пропускають до половини зіркових вибухів, що відбуваються у Всесвіті», - сказав Орі Фокс, провідний автор нового дослідження. «Це дуже хороша новина, що кількість наднових, які ми спостерігаємо за допомогою Спітцера, статистично узгоджується з теоретичними передбаченнями».
«Невідповідність наднових», тобто невідповідність між числом передбачених наднових і числом, що спостерігається оптичними телескопами, не є проблемою для найближчого Всесвіту. Там галактики сповільнили темп зіроутворення і, як правило, менш запорошені. Однак у більш віддалених куточках Всесвіту галактики здаються молодшими, виробляють зірки з більшою швидкістю і мають тенденцію мати більшу кількість пилу.
Цей пил поглинає і розсіює оптичне і ультрафіолетове світло, не дозволяючи йому потрапити в телескопи. Отже, дослідники давно дійшли висновку, що зниклі наднові повинні існувати і просто невидимі.
«Оскільки локальний всесвіт трохи заспокоївся з перших часів утворення зірок, ми бачимо очікувану кількість наднових при типових оптичних пошуках», - сказав Орі Фокс. «Але відсоток виявлення наднових знижується в міру того, як ви віддаляєтеся і повертаєтеся до космічних епохів, де переважали більш запорошені галактики».
Виявлення наднових на такій великій відстані може виявитися складним завданням. Щоб виконати пошук наднових в більш темних галактичних сферах, але на менших відстанях, команда вчених вибрала локальний набір з 40 галактик, відомих як світяться і надсвітові інфрачервоні галактики (LIRG і ULIRG відповідно). Пил в LIRG і ULIRG поглинає оптичне світло від таких об'єктів, як наднові, але дозволяє інфрачервоному світлу від цих же об'єктів безперешкодно доходити до таких телескопів, як Spitzer.
Припущення дослідників підтвердилося, коли в (інфрачервоному) світлі з'явилися п'ять невідомих раніше наднових.
Типи наднових, виявлені Спітцером, відомі як «наднові з колапсом ядра», в них беруть участь гігантські зірки, маса яких принаймні у вісім разів перевищує масу Сонця.
У міру того як вони старіють і їх ядра наповнюються залізом, великі зірки більше не можуть виробляти достатньо енергії, щоб протистояти власній гравітації, і їх ядра руйнуються раптово і катастрофічно.
Інтенсивний тиск і температура, що виникають під час швидкого обвалення, утворюють нові хімічні елементи за допомогою ядерного синтезу. Колапсуючі зірки зрештою відскакують від своїх надщільних ядер, вибухають і розсіюють ці елементи по всьому космосу.
Наднові виробляють «важкі» елементи, такі як більшість металів. Ці елементи необхідні для створення кам'янистих планет, таких як Земля, а також біологічних істот. В цілому, кількість наднових служить важливою перевіркою моделей зореутворення і створення важких елементів у Всесвіті.
Телескопи наступного покоління, в тому числі космічний телескоп Nancy Grace Roman і космічний телескоп Джеймс Вебб, будуть виявляти інфрачервоне світло, як і Спітцер. «Наше дослідження показало, що моделі зіроутворення більш узгоджуються з частотою появи наднових, ніж вважалося раніше», - сказав Орі Фокс. «І, виявивши ці приховані наднові, Спітцер підготував ґрунт для нових видів відкриттів за допомогою космічних телескопів нового покоління».
Дослідження було опубліковано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.