Webb trova 10 volte più supernove nell’universo primordiale di quanto si sapesse prima. Il telescopio spaziale James Webb della NASA si sta dimostrando un ottimo cacciatore di supernove! Con la sua estrema sensibilità all’infrarosso, Webb sta trovando supernove lontane quasi ovunque guardi. Webb è ideale per identificare supernove estremamente distanti a causa di un fenomeno chiamato redshift cosmologico, in cui la luce che viaggia attraverso l’universo viene allungata in lunghezze d’onda maggiori. La luce visibile delle antiche supernove viene allungata così tanto che finisce nell’infrarosso. Gli strumenti di Webb sono sintonizzati per vedere la luce infrarossa, il che lo rende ideale per trovare queste supernove distanti. Utilizzando i dati di una profonda indagine Webb dell’universo primordiale, un team ha identificato 10 volte più supernove lontane di quanto si sapesse in precedenza. Questo studio è il primo passo significativo verso indagini più estese di antiche supernove con Webb.
Scrutando in profondità nel cosmo, il telescopio spaziale James Webb della NASA sta dando agli scienziati il loro primo sguardo dettagliato sulle supernove di un tempo in cui il nostro universo era solo una piccola frazione della sua età attuale.
Un team che utilizza i dati di Webb ha identificato 10 volte più supernove nell’universo primordiale di quanto fosse precedentemente noto. Alcune delle nuove stelle che esplodono sono gli esempi più distanti del loro tipo, comprese quelle utilizzate per misurare il tasso di espansione dell’universo.
“Webb è una macchina per la scoperta di supernove”, ha detto Christa DeCoursey, studentessa laureata al terzo anno presso lo Steward Observatory e l’Università dell’Arizona a Tucson. “L’enorme numero di rilevamenti e le grandi distanze da queste supernove sono i due risultati più interessanti della nostra indagine”.
DeCoursey ha presentato questi risultati in una conferenza stampa al 244ª riunione dell’American Astronomical Society a Madison, nel Wisconsin.
‘Una macchina per la scoperta di supernove’
Per fare queste scoperte, il team ha analizzato i dati di imaging ottenuti nell’ambito del programma JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Webb è ideale per trovare supernove estremamente distanti perché la loro luce è allungata in lunghezze d’onda maggiori, un fenomeno noto come redshift cosmologico.
Prima del lancio di Webb, solo una manciata di supernove era stata trovata al di sopra di un redshift di 2, che corrisponde a quando l’universo aveva solo 3,3 miliardi di anni, solo il 25% della sua età attuale.
Il campione di JADES contiene molte supernove che sono esplose ancora più in là nel passato, quando l’universo aveva meno di 2 miliardi di anni.
In precedenza, i ricercatori hanno utilizzato il telescopio spaziale Hubble della NASA per osservare le supernove di quando l’universo era nella fase di “giovane adulto”.
Con JADES, gli scienziati stanno vedendo le supernove quando l’universo era nella sua “adolescenza” o “pre-adolescenza”. In futuro, sperano di guardare indietro alla fase “bambino” o “neonato” dell’universo.
Per scoprire le supernove, il team ha confrontato più immagini scattate a distanza di un anno l’una dall’altra e ha cercato le fonti che sono scomparse o sono apparse in quelle immagini.
Questi oggetti che variano nella luminosità osservata nel tempo sono chiamati transienti e le supernove sono un tipo di transiente.
In tutto, il team di JADES Transient Survey Sample ha scoperto circa 80 supernove in una porzione di cielo dello spessore di un chicco di riso tenuto a distanza di un braccio.
“Questo è davvero il nostro primo esempio di come appare l’universo ad alto redshift per la scienza transiente”, ha detto il compagno di squadra Justin Pierel, un Einstein Fellow della NASA presso lo Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, nel Maryland.
“Stiamo cercando di identificare se le supernove distanti sono fondamentalmente diverse o molto simili a quelle che vediamo nell’universo vicino”.
Pierel e altri ricercatori dell’STScI hanno fornito analisi esperte per determinare quali transienti fossero effettivamente supernove e quali no, perché spesso sembravano molto simili.
Il team ha identificato un certo numero di supernove ad alto redshift, tra cui la più lontana mai confermata spettroscopicamente, con un redshift di 3,6.
La sua stella progenitrice è esplosa quando l’universo aveva solo 1,8 miliardi di anni. Si tratta di una cosiddetta supernova da collasso del nucleo, un’esplosione di una stella massiccia.
Alla scoperta di supernovae distanti di tipo Ia
Di particolare interesse per gli astrofisici sono Supernovae di tipo Ia. Queste stelle che esplodono sono così prevedibilmente luminose che vengono utilizzate per misurare distanze cosmiche lontane e aiutare gli scienziati a calcolare il tasso di espansione dell’universo.
Il team ha identificato almeno una supernova di tipo Ia con un redshift di 2,9. La luce di questa esplosione ha iniziato a viaggiare fino a noi 11,5 miliardi di anni fa, quando l’universo aveva solo 2,3 miliardi di anni.
Il precedente record di distanza per una supernova di tipo Ia confermato spettroscopicamente era un redshift di 1,95, quando l’universo aveva 3,4 miliardi di anni.
Gli scienziati sono ansiosi di analizzare le supernove di tipo Ia ad alti redshift per vedere se hanno tutte la stessa luminosità intrinseca, indipendentemente dalla distanza.
Questo è di fondamentale importanza, perché se la loro luminosità varia con il redshift, non sarebbero marcatori affidabili per misurare il tasso di espansione dell’universo.
Pierel ha analizzato questa supernova di tipo Ia trovata a redshift 2.9 per determinare se la sua luminosità intrinseca fosse diversa da quella prevista.
Anche se questo è solo il primo oggetto di questo tipo, i risultati non indicano alcuna prova che la luminosità di tipo Ia cambi con il redshift. S
ono necessari ulteriori dati, ma per ora, le teorie basate sulla supernova di tipo Ia sul tasso di espansione dell’universo e sul suo destino finale rimangono intatte. Pierel ha anche presentato le sue scoperte al 244° meeting dell’American Astronomical Society.
Uno sguardo al futuro
L’universo primordiale era un luogo molto diverso, con ambienti estremi. Gli scienziati si aspettano di vedere antiche supernove che provengono da stelle che contengono molti meno elementi chimici pesanti rispetto a stelle come il nostro Sole.
Confrontare queste supernove con quelle dell’universo locale aiuterà gli astrofisici a comprendere la formazione stellare e i meccanismi di esplosione delle supernove in questi primi tempi.
“Stiamo essenzialmente aprendo una nuova finestra sull’universo transitorio”, ha detto Matthew Siebert, ricercatore dell’STScI, che sta guidando l’analisi spettroscopica delle supernove JADES.
“Storicamente, ogni volta che l’abbiamo fatto, abbiamo trovato cose estremamente eccitanti, cose che non ci aspettavamo”.
“Poiché Webb è così sensibile, sta trovando supernove e altri transienti quasi ovunque sia puntato”, ha detto Eiichi Egami, membro del team JADES, professore di ricerca presso l’Università dell’Arizona a Tucson. “Questo è il primo passo significativo verso indagini più estese di supernove con Webb”.
Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, JADES Collaboration
