Das James-Webb-Teleskop hat einen Durchbruch in der Erforschung von Supernovae ermöglicht. Seine Beobachtungsfähigkeit hat es ermöglicht, Supernovae in den Kinderschuhen des Universums zu entdecken. Etwas, das eine einzigartige Gelegenheit bietet, zu verstehen, wie sie sich seitdem entwickelt haben …
Das JWST ermöglicht auch Fortschritte bei der Erforschung von Supernovae
Das James Webb Telescope (JWST) ist ein Schlüsselelement bei der Erforschung von Supernovae in den Kinderschuhen des Universums. Mithilfe der Teleskopdaten konnten damals zehnmal mehr Supernovae identifiziert werden, als bisher bekannt waren. Einige sind die am weitesten entfernten Beispiele ihrer jeweiligen Art. Darunter sind Supernovae vom Typ Ia, mit denen sich die Expansionsgeschwindigkeit des Universums messen lässt. Am interessantesten ist die Mischung aus der Anzahl der Entdeckungen und den Entfernungen zu diesen Explosionen, die das Weltraumobservatorium gesammelt hat.
Um diese Phänomene zu finden, hat ein Forscherteam die im Rahmen des JADES-Programms gewonnenen Bilder analysiert. Der Name geht auf das Akronym JWST Advanced Deep Extragalactic Survey zurück. Das JWST-Teleskop ist ideal für die Suche nach extrem weit entfernten Supernovae. Sein Licht wurde auf seinem Weg zu uns in Richtung längerer Wellenlängen (Infrarot) gestreckt. Dieses Phänomen wird kosmologische Rotverschiebung genannt. Bis zu ihrer Ankunft waren nur eine Handvoll Supernovae mit einer Rotverschiebung von mehr als zwei bekannt.
Diese Rotverschiebung von 2 (dargestellt als z=2) entspricht ungefähr der Zeit, als das Universum 3,3 Milliarden Jahre alt war. Das ist etwa ein Viertel seines heutigen Alters (13,8 Milliarden Jahre). Der JADES-Katalog enthält viele Supernovae, die auch in größerer Entfernung auftraten. Einige davon geschahen, als das Universum weniger als 2 Milliarden Jahre alt war. Bis zur Ankunft des JWST wurde für diese Beobachtungen das Hubble-Teleskop verwendet. Es ist in der Lage, Supernovae aus einem etwas jüngeren Stadium des Universums einzufangen …
Die Unterschiede bei Supernovae in so großen Entfernungen
Wenn wir es mit dem Leben eines Menschen vergleichen würden, würde das Hubble-Teleskop Supernovae aus der Zeit nach der Pubertät sehen. Der JADES-Katalog wiederum enthält Supernovae, die der Periode der Adoleszenz oder Präadoleszenz entsprechen würden. In Fortsetzung dieses Gleichnisses erklären die Forscher, dass sie hoffen, in Zukunft Supernovae zu sehen, die der Säuglings- oder Babyphase des Universums entsprechen. Um diese Explosionen zu entdecken, haben Forscher verschiedene Bilder verglichen, die im Abstand von einem Jahr aufgenommen wurden.
Sie suchten nach Objekten, die in einem Bild vorhanden waren, im anderen jedoch nicht. Diese Arten von Objekten, deren Helligkeit sich im Laufe der Zeit ändert, werden als transiente Objekte oder Phänomene bezeichnet. Supernovae fallen unter diese Definition. Im gesamten Katalog entdeckten Forscher etwa achtzig Supernovae. Alle befinden sich in einer winzigen Region des Himmels. Kaum so groß wie ein Sandkorn, das wir im Abstand unseres ausgestreckten Arms halten. Etwas sehr Nützliches, um den Aspekt vorübergehender Phänomene in den Anfängen des Universums zu verstehen.
Das große Ziel besteht darin zu verstehen, ob sich diese so weit entfernten Supernovae von denen unterscheiden, die wir im nahen Universum sehen können. Zunächst war es notwendig zu verstehen, welche Supernovae wirklich waren und welche andere Arten vorübergehender Phänomene waren. Auf diese Weise haben sie mehrere mit einer sehr hohen Rotverschiebung gefunden. Unter ihnen wurde die am weitesten entfernte durch Spektroskopie (durch die Untersuchung ihres Lichts) bestätigt. Es liegt bei einer Rotverschiebung von 3,6. Das heißt, der Stern, der sie verursachte, explodierte, als das Universum 1,8 Milliarden Jahre alt war.
Fortschritte bei der Erforschung entfernter Supernovae zeigen bekannte Phänomene
Diese besondere Supernova ist sozusagen klassisch. Es war das Produkt des Zusammenbruchs des Kerns eines massereichen Sterns. Am interessantesten ist jedoch Typ Ia. Sie entstehen, wenn ein Weißer Zwerg einem Begleitstern Material stiehlt. Daher tritt es immer bei Erreichen einer bestimmten Masse auf. Damit Sie die maximale Helligkeit bestimmen können. Dadurch können wir bei der Analyse berechnen, wie weit es von uns entfernt ist. Forscher haben eine solche Supernova bei einer Rotverschiebung von 2,9 gefunden.
Es geschah, als das Universum etwa 2,3 Milliarden Jahre alt war. Der bisherige Rekord lag bei einer Rotverschiebung von 1,95 (etwa 3,4 Milliarden Jahre). Die Untersuchung dieser weit entfernten Supernovae ermöglicht es uns festzustellen, ob sie unabhängig von ihrer Entfernung die gleiche intrinsische Helligkeit haben. Dies ist sehr wichtig, denn wenn ihre Helligkeit mit der Rotverschiebung variieren würde, wären sie kein zuverlässiges Instrument zur Messung der Expansionsrate des Universums. Die gute Nachricht ist, dass die Studie keinen Unterschied in dieser intrinsischen Helligkeit erkennt.
Der attraktivste Teil wird wahrscheinlich die Untersuchung von Supernovae sein, die von Sternen mit einer viel geringeren Metallizität (Häufigkeit von Elementen jenseits von Wasserstoff und Helium) als der Sonne verursacht werden. Der Vergleich dieser Supernovae mit denen, die in unserer Umgebung stattfinden helfen, die Entstehung von Sternen und den Mechanismus von Supernova-Explosionen in den Kinderschuhen des Universums besser zu verstehen. Es ist etwas, das sehr attraktiv ist. Es wird uns ermöglichen zu verstehen, ob sich Supernovae auf irgendeine Weise von der Vergangenheit des Universums bis zur Gegenwart entwickelt haben …
Studie
Die Studie wurde auf der 244. Tagung der American Astronomical Society vorgestellt und stand zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels nicht zur Konsultation zur Verfügung.
Verweise: Wissenschaftliches Institut für Weltraumteleskope
