Światło sprzed 13 miliardów lat. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba odkrywa supernową z początków Wszechświata

W pierwszy dzień świąt, 25 grudnia 2025 roku, miną równo cztery lata od wyniesienia w przestrzeń Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). To „kosmiczne oko ludzkości” obserwuje Wszechświat w podczerwieni, dzięki czemu może badać najwcześniejsze obiekty, jakie pojawiły się po Wielkim Wybuchu. Odkrył galaktyki z pierwszych kilkuset milionów lat po Wielkim Wybuchu, dziesiątki bardzo wczesnych czarnych dziur i aktywnych jąder galaktyk, całkowicie zmieniając obraz najwcześniejszej fazy formowania się Wszechświata. Do tego pokaźnego katalogu możemy teraz dołączyć najstarszą zaobserwowaną supernową, czyli eksplozję starej i masywnej gwiazdy. Podczas tego kosmicznego wydarzenia gwiazda na krótko rozjaśnia się o miliardy razy, a jej materia jest wyrzucana w przestrzeń kosmiczną.

Rozbłysk z początków Wszechświata

Supernowej towarzyszył potężny rozbłysk promieniowania gamma (GRB), świadczący o zniszczeniu masywnej gwiazdy i prawdopodobnie o narodzinach czarnej dziury o masie gwiazdowej.

– W ciągu ostatniego półwiecza udało się zarejestrować zaledwie kilka rozbłysków gamma pochodzących z pierwszego miliarda lat istnienia Wszechświata. Właśnie dlatego to najnowsze zdarzenie jest tak bardzo ekscytujące — powiedział Andrew Levan z Uniwersytetu Radboud w Holandii oraz Uniwersytetu w Warwick w Wielkiej Brytanii.

Pierwszym krokiem do odkrycia rozbłysku, a co za tym idzie – supernowej, były dane z francusko-chińskiego satelity SVOM. 14 marca tego roku wykrył on błysk promieniowania gamma. Po 90 minutach to samo zdarzenie, lecz w zakresie rentgenowskim, zarejestrowało kosmiczne obserwatorium Swift. Jedenaście godzin później Nordycki Teleskop Optyczny na La Palmie dostrzegł słaby blask poświaty rozbłysku, powstający, gdy materia wyrzucona przez umierającą gwiazdę zderza się z otaczającym gazem. Cztery godziny później Bardzo Duży Teleskop (VLT) w Chile potwierdził przesunięcie ku czerwieni równe 7,3 — potwierdzające, że obserwujemy wydarzenie sprzed 13 miliardów lat!

Możliwości Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba

Jak widać zanim zaprzęgnięto do pracy JWST, konieczny był długi ciąg obserwacji na różnorodnych instrumentach. Tylko jak to się stało, że po kilku miesiącach potwierdzono coś, co w normalnych warunkach trwa tylko ziemski dzień lub kilka dni? Zacznijmy od tego, że rozszerzanie się przestrzeni nie tylko przesuwa światło ku czerwieni, ale też spowalnia zachodzące procesy dla naszych obserwacji. Właśnie dlatego moment maksymalnej jasności supernowej z naszej perspektywy trwał około trzech i pół miesiąca.

Tutaj na arenę wkracza JWST. Aby teleskop mógł skupić się na poszukiwaniach dawnej supernowej, konieczna była zmiana planu obserwacji. Udało się tego dokonać wykorzystując tzw. tryb dyrektorski stosowany w nagłych przypadkach. Wreszcie 1 lipca główny instrument obrazujący zainstalowany na JWST, czyli Kamera Bliskiej Podczerwieni działająca w zakresie długości fal ok. 0,6–5 μm, zarejestrowała światło supernowej towarzyszącej GRB.

Jaka była najstarsza supernowa?

Widmo dostrzeżonej supernowej wygląda zaskakująco podobnie do widm współczesnych supernowych, a to sugeruje, że masa gwiazdy nie odbiegała od mas masywnych gwiazd znanych dziś. Jednak dokładniejsze analizy mogą ujawnić różnice wynikające z tego, że gwiazda istniała w epoce bardzo ubogiej w pierwiastki cięższe od wodoru i helu. Potrzeba do tego więcej danych.

Poprzedni rekord należał do innej supernowej zarejestrowanej przez JWST, której eksplozja nastąpiła 1,8 miliarda lat po początku Wszechświata. Nowe odkrycie bije ten rekord o około miliard lat.

– Tylko Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba mógł bezpośrednio wykazać, że to światło pochodzi z supernowej. Dzięki JWST możemy odnajdywać pojedyncze gwiazdy z okresu, gdy Wszechświat miał zaledwie 5% obecnego wieku — powiedział Levan.

JWST wykrył również macierzystą galaktykę supernowej. Mimo że wygląda ona jak rozmazana plamka z zaledwie kilku pikseli, astronomowie są w stanie określić cechy jej środowiska.

Źródło: Astronomy&Astrophysics

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.