Il telescopio James Webb ha permesso una svolta nello studio delle supernovae. La sua capacità di osservazione ha permesso di individuare le supernovae nella fase iniziale dell’universo. Qualcosa che offre un’opportunità unica per capire come si sono evoluti da allora…
Il JWST consente anche progressi nello studio delle supernovae
Il James Webb Telescope (JWST) è un pezzo chiave nello studio delle supernovae nella fase iniziale dell’universo. I dati del telescopio hanno permesso di identificare dieci volte più supernovae, a quel tempo, di quelle conosciute fino ad ora. Alcuni sono gli esempi più lontani dei loro rispettivi tipi. Tra queste ci sono le supernovae di tipo Ia, che permettono di misurare la velocità di espansione dell’universo. La cosa più interessante è il mix tra il numero di rilevamenti e le distanze delle esplosioni che l’osservatorio spaziale ha raccolto.
Per individuare questi fenomeni, un team di ricercatori ha analizzato le immagini ottenute nell’ambito del programma JADES. Il nome è dovuto all’acronimo JWST Advanced Deep Extragalactic Survey. Il telescopio JWST è ideale per trovare supernove estremamente distanti. La sua luce, mentre viaggia verso di noi, è stata allungata verso lunghezze d’onda maggiori (infrarossi). Questo fenomeno è chiamato redshift cosmologico. Fino al loro arrivo si conoscevano solo una manciata di supernovae con uno spostamento verso il rosso maggiore di due.
Questo spostamento verso il rosso di 2 (rappresentato come z=2) corrisponde approssimativamente a quando l’universo aveva 3,3 miliardi di anni. Cioè circa un quarto della sua età attuale (13,8 miliardi di anni). Il catalogo JADES contiene molte supernove avvenute anche a distanze maggiori. Alcuni si sono verificati quando l’universo aveva meno di 2 miliardi di anni. Fino all’arrivo del JWST, per queste osservazioni veniva utilizzato il telescopio Hubble. È in grado di catturare supernovae provenienti da uno stadio un po’ più recente dell’universo…
Le differenze nelle supernovae a distanze così grandi
Se paragonassimo alla vita di un essere umano, il telescopio Hubble vedrebbe supernovae risalenti al periodo successivo all’adolescenza. Il catalogo JADES, dal canto suo, contiene supernove che corrisponderebbero al periodo dell’adolescenza o della preadolescenza. Proseguendo con questa similitudine, i ricercatori spiegano che sperano di vedere in futuro supernove che corrispondono alla fase Infante o baby dell’universo. Per scoprire queste esplosioni, i ricercatori hanno confrontato diverse immagini scattate a distanza di un anno.
Hanno cercato oggetti che fossero presenti in un’immagine, ma non nell’altra. Questi tipi di oggetti che variano in luminosità nel tempo sono noti come oggetti o fenomeni transitori. Le supernove rientrano in questa definizione. Nell’intero catalogo, i ricercatori hanno scoperto circa ottanta supernovae. Tutti situati in una minuscola regione del cielo. Appena grande quanto un granello di sabbia tenuto alla distanza del nostro braccio teso. Qualcosa di molto utile per comprendere l’aspetto dei fenomeni transitori nell’infanzia dell’universo.
Il grande obiettivo è capire se queste supernove così lontane sono diverse da quelle che possiamo vedere nell’universo vicino. Innanzitutto è stato necessario capire quali fossero realmente le supernove e quali fossero altri tipi di fenomeni transitori. In questo modo ne hanno trovati diversi con uno spostamento verso il rosso molto elevato. Tra questi, il più lontano è confermato mediante la spettroscopia (mediante lo studio della sua luce). È ad uno spostamento verso il rosso di 3,6. Cioè, la stella che l’ha provocata è esplosa quando l’universo aveva 1,8 miliardi di anni.
I progressi nello studio delle supernovae distanti mostrano fenomeni familiari
Questa particolare supernova è, potremmo dire, classica. Era il prodotto del collasso del nucleo di una stella massiccia. Tuttavia, i più interessanti sono il tipo Ia. Si verificano quando una nana bianca ruba materiale da una stella compagna. Pertanto, si verifica sempre quando si raggiunge una certa massa. In modo da poter determinare quale sarà la sua luminosità massima. Questo ci permette di calcolare quanto è lontano da noi quando lo analizziamo. I ricercatori hanno trovato una supernova con uno spostamento verso il rosso di 2,9.
È successo quando l’universo aveva circa 2,3 miliardi di anni. Il record precedente era di uno spostamento verso il rosso di 1,95 (circa 3,4 miliardi di anni). Lo studio di queste supernove distanti permette di determinare se hanno la stessa luminosità intrinseca indipendentemente dalla loro distanza. Qualcosa di molto importante perché, se la loro luminosità variasse con lo spostamento verso il rosso, non sarebbero uno strumento affidabile per misurare la velocità di espansione dell’universo. La buona notizia è che lo studio non vede alcuna differenza in quella luminosità intrinseca.
La parte più interessante, probabilmente, sarà lo studio delle supernovae causate da stelle con una metallicità (abbondanza di elementi oltre idrogeno ed elio) molto inferiore a quella del Sole. Il confronto di queste supernovae con quelle che si verificano nel nostro ambiente lo farà aiutano a comprendere meglio la formazione delle stelle e il meccanismo delle esplosioni di supernova nell’infanzia dell’universo. È qualcosa che è molto attraente. Ci permetterà di capire se le supernove si sono evolute in qualche modo dal passato dell’universo al presente…
Studio
Lo studio è stato presentato al 244° meeting dell’American Astronomical Society e non era disponibile per la consultazione al momento della pubblicazione di questo articolo.
Riferimenti: Istituto di scienze del telescopio spaziale
