Identyfikacja gwiazd macierzystych (progenitorów) supernowych typu II stanowi jeden z kluczowych problemów współczesnej astrofizyki gwiazdowej. Choć modele ewolucyjne jednoznacznie wskazują na czerwone nadolbrzymy (RSG) jako bezpośrednie źródła supernowych, do których dochodzi po zapadnięciu się jądra, obserwacje w świetle widzialnym często nie dostarczały dowodów na ich obecność w miejscach późniejszych eksplozji. Najnowsza publikacja w The Astrophysical Journal Letters prezentuje przełomowe rozwiązanie tej zagadki: dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba (JWST) udało się bezpośrednio zaobserwować gwiazdę, która zaledwie kilka miesięcy później uległa zniszczeniu, co potwierdza hipotezę o wysokiej ekstynkcji pyłowej przesłaniającej te obiekty.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
Tradycyjne przeglądy nieba, oparte głównie na danych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST), napotykały na statystyczną lukę w populacji czerwonych nadolbrzymów o masach powyżej 15 mas Słóńca. Astronomowie podejrzewali, że gwiazdy te tuż przed końcem cyklu życia emitują ogromne ilości materii, tworząc wokół siebie gęste kokony pyłu. Cząsteczki tego pyłu skutecznie rozpraszają światło widzialne, sprawiając, że progenitor staje się zbyt słaby dla instrumentów optycznych. Kluczem do weryfikacji tej teorii okazały się instrumenty średniej podczerwieni (MIRI) oraz bliskiej podczerwieni (NIRCam) zainstalowane na pokładzie JWST, zdolne do penetracji materii międzygwiazdowej i okołogwiezdnej.
Chronologia zdarzenia SN 2025pht w galaktyce NGC 1637
Obiektem badań stała się galaktyka spiralna NGC 1637, położona około 40 milionów lat świetlnych od Ziemi. 29 czerwca 2025 roku zautomatyzowany przegląd ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae) zarejestrował tam gwałtowny wzrost jasności, skatalogowany jako SN 2025pht.
Wyjątkowość tego przypadku polega na dostępności danych archiwalnych: JWST prowadził rutynowe obserwacje tej galaktyki w październiku 2024 roku – zaledwie osiem miesięcy przed eksplozją. Zespół pod kierownictwem Charliego Kilpatricka (Northwestern University) dokonał precyzyjnej astrometrii, nakładając obrazy pośmiertne na dane podczerwone sprzed wybuchu. Wynik był jednoznaczny: w miejscu zdarzenia znajdował się masywny, silnie zaczerwieniony obiekt, który był całkowicie niewidoczny dla instrumentów obserwujących ten region w zakresie optycznym.
Anomalie chemiczne
Analiza fotometryczna progenitora wykazała jasność bolometryczną na poziomie około 105 jasności Słońca, co plasuje gwiazdę w górnych rejonach populacji czerwonych nadolbrzymów. Najbardziej uderzającym parametrem była jednak wartość ekstynkcji – pył otaczający gwiazdę tłumił jej światło w zakresie widzialnym ponad stukrotnie względem teoretycznych przewidywań dla tej klasy obiektów.
Co istotne, badanie ujawniło nietypowy skład chemiczny samej otoczki pyłowej. Zamiast spodziewanych dla czerwonych nadolbrzymów krzemianów bogatych w tlen, dane z JWST wskazują na obecność pyłu węglowego. Sugeruje to, że gwiazda w fazie przedwybuchowej przeszła przez procesy drastycznego „wygrzebywania” (dredge-up) produktów syntezy termojądrowej z jądra do zewnętrznych warstw atmosfery. Mechanizm ten, polegający na gwałtownych impulsach termicznych, wyrzucił węgiel w przestrzeń okołogwiezdną tuż przed ostatecznym zapadnięciem się żelaznego jądra gwiazdy.
Konsekwencje dla astrofizyki obserwacyjnej
Przypadek SN 2025pht dowodzi, że dotychczasowe oszacowania jasności i masy wielu historycznych supernowych mogą być obarczone błędem wynikającym z niedoszacowania ekstynkcji pyłowej. JWST otwiera nową ścieżkę badawczą, pozwalającą na systematyczne mapowanie populacji „ukrytych” progenitorów w lokalnym wszechświecie. Dzięki temu astronomowie mogą teraz precyzyjniej kalibrować modele nukleosyntezy oraz mechanizmy utraty masy, które decydują o tym, czy dana gwiazda zakończy życie jako gwiazda neutronowa, czy czarna dziura.
Źródło: NASA