Zespół naukowców kierowany przez ekspertów z Northwestern University, korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, po raz pierwszy zidentyfikował w podczerwieni gwiazdę źródłową (prekursora) supernowej.

Obserwacje połączone z archiwalnymi obrazami z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a ujawniły, że eksplozja pochodziła od masywnego czerwonego nadolbrzyma ukrytego za niespodziewanie grubą zasłoną pyłu.

Odkrycie może więc wyjaśnić tajemnicę od dekad nurtującą astronomów – dlaczego, jak się wydaje, czerwone nadolbrzymy rzadko eksplodują. Modele teoretyczne przewidują, że wybuchy tych gwiazd powinny odpowiadać za większość supernowych z zapadającym się jądrem, ale rzadko się to obserwuje.

Nowe badanie wskazuje, że rzeczywiście gwiazdy te wybuchają, ale są zwykle ukryte w gęstych obłokach pyłu.

Działające w podczerwieni kamery JWST pozwoliły przebić się właśnie przez taką chmurę.

„Od wielu dziesięcioleci próbujemy dokładnie ustalić, jak wyglądają eksplozje czerwonych nadolbrzymów” – zaznacza Charlie Kilpatrick, główny autor badania opisanego na łamach „The Astrophysical Journal Letters” (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae04de).

„Dopiero teraz, dzięki JWST, dysponujemy odpowiednią jakością danych i obserwacjami w podczerwieni, które pozwalają precyzyjnie określić, jaki dokładnie typ czerwonego nadolbrzyma eksplodował i jak wyglądało jego najbliższe otoczenie. Czekaliśmy na taką sytuację - na supernową w galaktyce, którą JWST już wcześniej obserwował. Połączyliśmy zbiory danych z Hubble’a i JWST, aby po raz pierwszy w pełni scharakteryzować tę gwiazdę” – tłumaczy astronom.

Naukowcy, korzystając z przeglądu All-Sky Automated Survey of Supernovae, wykryli wspomnianą supernową - nazwaną SN2025pht - 29 czerwca 2025 roku. Jej światło dotarło do Ziemi z pobliskiej galaktyki NGC 1637, oddalonej o 40 milionów lat świetlnych.

Porównali potem obrazy galaktyki NGC 1637 uzyskanych z pomocą teleskopów Hubble’a i JWST wykonane przed wybuchem i po nim.

Jak informują, gwiazda była niezwykle jasna i wyjątkowo czerwona. Zasłona pyłowa była tak gęsta, że w świetle widzialnym gwiazda wydawała się ponad stukrotnie słabsza, niż wyglądałaby bez pyłu. Ponieważ pył blokował krótsze, bardziej niebieskie fale, gwiazda sprawiała dodatkowo wrażenie zaskakująco czerwonej.

„To najbardziej czerwony i najbardziej zapylony czerwony nadolbrzym, jakiego widzieliśmy, gdy eksplodował jako supernowa” – mówi jeden z badaczy, Aswin Suresh.

Naukowcy wyjaśniają, że czerwone nadolbrzymy to masywne gwiazdy w późnych etapach życia i jedne z największych obiektów we Wszechświecie. Gdy ich jądra zapadają się, wybuchają jako supernowe typu II, pozostawiając po sobie gwiazdę neutronową lub czarną dziurę.

Najbardziej znanym przykładem czerwonego nadolbrzyma jest Betelgeza – jasna, czerwonawa gwiazda w ramieniu gwiazdozbioru Oriona. Badacze już wcześniej podejrzewali, że najbardziej masywne gwiazdy tego typu są jednocześnie najsilniej zasłonięte przez pył. Nowe obserwacje potwierdzają tę hipotezę.

Zaskoczenie wzbudził także skład pyłu. Podczas gdy czerwone nadolbrzymy zazwyczaj wytwarzają pył bogaty w tlen i krzemiany, tym razem okazał się on bogaty w węgiel. Sugeruje to, że w ostatnich latach życia silna konwekcja wynosiła węgiel z głębi gwiazdy na jej powierzchnię.

Astronomowie podkreślają, że nowe badanie stanowi pierwszy przypadek wykorzystania JEST do bezpośredniej identyfikacji prekursora supernowej. Ich zdaniem otwiera to drogę do wielu kolejnych odkryć.

Rejestrując światło w zakresie bliskiej i średniej podczerwieni, JWST potrafi bowiem ujawniać ukryte gwiazdy i dostarczać brakujących elementów układanki dotyczącej tego, jak żyją i umierają najbardziej masywne obiekty wszechświata.

Naukowcy zamierzają teraz poszukiwać innych czerwonych nadolbrzymów. Duże nadzieje na przyszłość tych obserwacji wiążą także z budowanym właśnie nowym instrumentem - Nancy Grace Roman Space Telescope.

„Dzięki uruchomieniu teleskopu JWST i zbliżającemu się startowi teleskopu Roman to niezwykle ekscytujący czas dla badań masywnych gwiazd i gwiazd-prekursorów supernowych. Jakość danych i nowe odkrycia, których dokonamy, przewyższą wszystko, co zaobserwowano w ciągu ostatnich 30 lat” – mówi prof. Kilpatrick.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/