Moartea unei stele masive poate transforma, pentru scurt timp, o regiune îndepărtată a Universului într-o sursă extraordinar de luminoasă. Atunci când o astfel de stea își încheie existența printr-o explozie de supernovă, materia sa este aruncată în spațiu, iar energia eliberată luminează mediul cosmic din jur. Pentru astronomi, aceste evenimente sunt adevărate laboratoare naturale, în care pot fi studiate atât ultimele etape ale evoluției stelare, cât și procesele care au contribuit la îmbogățirea chimică a galaxiilor.

Recent, Telescopul Spațial James Webb a identificat un asemenea fenomen candidat într-o perioadă foarte timpurie a istoriei cosmice. Obiectul, denumit AT 2026abck, se află într-o galaxie în care se formează activ stele și prezintă caracteristici compatibile cu o supernovă produsă prin colapsul nucleului unei stele masive.

Potrivit studiului condus de Ming-Yang Zhuang, de la Universitatea Illinois Urbana-Champaign, publicat pe platforma de preprinturi arXiv, explozia ar fi fost observată la numai 4–10 zile după producerea ei, dacă măsurăm intervalul în sistemul de referință al obiectului. Descoperirea este deosebit de importantă deoarece oferă o perspectivă rară asupra primelor momente ale unei explozii stelare aflate la o distanță cosmică enormă.

O supernovă din vremea în care Universul era încă tânăr

AT 2026abck se află la o deplasare spre roșu de aproximativ 5,017, o valoare care indică faptul că lumina sa a fost emisă într-o perioadă în care Universul avea aproximativ 1,2 miliarde de ani. Prin comparație, vârsta actuală a Universului este estimată la aproximativ 13,8 miliarde de ani.

Pentru a înțelege această diferență, trebuie să ținem cont de expansiunea spațiului. Pe măsură ce lumina traversează Universul în expansiune, lungimea sa de undă este întinsă. Radiația emisă inițial la lungimi de undă mai scurte ajunge astfel la noi deplasată spre partea roșie a spectrului și, în cazul obiectelor foarte îndepărtate, poate fi observată în infraroșu.

Acesta este unul dintre motivele pentru care Telescopul James Webb a fost proiectat să studieze Universul în principal în infraroșu. Sensibilitatea instrumentelor sale îi permite să detecteze surse extrem de slabe, inclusiv evenimente tranzitorii care apar și evoluează în intervale relativ scurte.

Supernovele din Universul timpuriu sunt importante și dintr-un alt motiv. Stelele masive ale primelor generații s-au format într-un mediu cu o compoziție chimică diferită de cea a multor stele actuale. Studierea exploziilor lor îi poate ajuta pe cercetători să înțeleagă cum au evoluat stelele și galaxiile într-o perioadă în care elementele chimice mai grele decât heliul erau, în general, mai puțin abundente.

Cum a identificat James Webb explozia AT 2026abck

Descoperirea a fost realizată în cadrul programului observațional NEXUS, care revine periodic asupra aceleiași regiuni de cer pentru a identifica obiecte a căror luminozitate se modifică în timp.

Într-o observație din 28 mai 2026, sursa nu era vizibilă în imaginile disponibile. La o observație ulterioară, realizată după aproximativ 71 de zile, obiectul devenise detectabil. Datele indică faptul că a fost surprinsă o creștere importantă a luminozității, ceea ce a atras atenția astronomilor.

Un aspect esențial este că AT 2026abck a fost identificat într-o regiune în care lumina nu beneficiază de amplificarea produsă de lentile gravitaționale. În anumite situații, gravitația unei galaxii sau a unui roi de galaxii poate devia și amplifica lumina unui obiect aflat mult mai departe, făcându-l mai ușor de observat. În cazul de față, detectarea nu a depins de un asemenea efect.

Această caracteristică face descoperirea valoroasă pentru studiul supernovelor foarte îndepărtate. Ea demonstrează că observațiile suficient de sensibile pot identifica explozii stelare timpurii chiar și atunci când natura nu oferă un ajutor suplimentar prin amplificare gravitațională.

Totuși, există o precizare importantă: astronomii nu au surprins explozia chiar în momentul producerii ei. Ei au estimat momentul acesteia comparând observațiile succesive și analizând lumina detectată. Intervalul de 4–10 zile reprezintă timpul estimat de la explozie în sistemul de referință al supernovei, nu timpul scurs pe calendarul terestru între două observații.

O explozie mult mai fierbinte și mai luminoasă decât era de așteptat

Analiza luminii emise de AT 2026abck a oferit câteva rezultate surprinzătoare. Modelele utilizate de cercetători indică o temperatură de aproximativ 17.000 de kelvini, o rază a fotosferei de aproximativ 46 de unități astronomice și o luminozitate bolometrică de circa 3 × 10⁴³ erg/s.

O unitate astronomică reprezintă distanța medie dintre Pământ și Soare. Prin urmare, raza estimată a regiunii luminoase este enormă în comparație cu dimensiunile stelelor obișnuite. Această valoare descrie fotosfera aparentă a obiectului în faza observată, nu neapărat dimensiunea inițială a stelei înainte de explozie.

Temperatura ridicată și emisia ultravioletă puternică sugerează că fenomenul nu seamănă cu o supernovă obișnuită de tip Ia, asociată în mod clasic cu explozii termonucleare ale piticelor albe. În schimb, poziția obiectului în galaxia gazdă și proprietățile luminii sale favorizează ipoteza unei supernove de colaps al nucleului, de tip II sau dintr-o categorie înrudită.

Problema este că valorile estimate sunt neobișnuite chiar și pentru această categorie. În eșantioanele de supernove de tip II studiate în apropierea noastră cosmică, astronomii nu au întâlnit în mod obișnuit temperaturi atât de ridicate după aproximativ șase zile sau luminozități comparabile atât de devreme în evoluția exploziei.

AT 2026abck ar putea, așadar, să ofere informații despre procese fizice care nu sunt surprinse suficient de bine de modelele construite pe baza supernovelor mai apropiate.

Două explicații posibile pentru comportamentul neobișnuit

Deocamdată, cercetătorii iau în calcul mai multe scenarii. Primul presupune că avem de-a face cu o supernovă de tip II înconjurată de un strat dens și compact de material circumstelar, adică materie aflată în jurul stelei înainte de explozie.

În acest caz, unda de șoc produsă de explozie poate interacționa cu materia din apropiere și poate transforma o parte din energia sa în radiație suplimentară. Răcirea rapidă a materialului încălzit de șoc poate contribui, de asemenea, la luminozitatea observată. Dacă mediul din jurul stelei este suficient de dens, aceste procese pot face ca supernova să fie mai strălucitoare decât ar sugera modelele obișnuite.

A doua ipoteză este aceea a unei supernove superluminoase, observată în timp ce luminozitatea sa încă era în creștere. Aceste explozii rare pot depăși considerabil luminozitatea supernovelor tipice și nu sunt încă pe deplin înțelese.

Pentru a diferenția cele două scenarii, astronomii au nevoie de observații suplimentare, în special de spectroscopie detaliată cu instrumentul NIRSpec al Telescopului James Webb. Spectrul luminii poate dezvălui indicii despre compoziția chimică, temperatura și viteza materiei ejectate, ajutând la identificarea mecanismului care alimentează radiația.

Evoluția luminozității va fi la fel de importantă. Dacă obiectul este o supernovă obișnuită de tip II, lumina ultravioletă ar trebui să scadă relativ repede. Dacă este o supernovă superluminoasă aflată încă în faza de creștere, luminozitatea ar putea continua să crească. Observațiile viitoare vor permite testarea acestor predicții.

Ce ne poate dezvălui această supernovă despre primele galaxii

Galaxia-gazdă a obiectului AT 2026abck are o masă stelară estimată la aproximativ șase miliarde de mase solare și formează stele într-un ritm de ordinul a 14–21 de mase solare pe an. Metalicitatea sa, adică abundența elementelor mai grele decât heliul, este estimată la aproximativ 30% din valoarea solară.

Aceste proprietăți oferă indicii despre mediul în care s-a produs explozia. Stelele masive își consumă rapid combustibilul nuclear și pot ajunge la finalul vieții după doar câteva milioane de ani. În funcție de masa lor și de evoluția internă, unele își pierd stabilitatea atunci când nucleul nu mai poate susține presiunea necesară împotriva gravitației, declanșând o supernovă prin colaps.

Observarea unei astfel de explozii într-o galaxie îndepărtată îi ajută pe astronomi să investigheze modul în care se comportau stelele masive în primele etape ale evoluției galactice. În plus, supernovele contribuie la răspândirea în spațiu a elementelor chimice produse în stele și în timpul exploziilor, influențând compoziția generațiilor stelare ulterioare.

AT 2026abck nu reprezintă încă o confirmare definitivă a unei noi clase de supernove. Importanța sa constă, mai degrabă, în faptul că oferă o oportunitate rară de a studia o explozie foarte îndepărtată într-o etapă timpurie, fără amplificare gravitațională. Dacă observațiile viitoare vor confirma natura evenimentului și vor clarifica mecanismul care îi explică luminozitatea, descoperirea ar putea contribui la îmbunătățirea modelelor despre moartea stelelor masive din Universul tânăr.

Sursa: Universe Magazine