The James Webb Space Telescope may have just found its first supernova

The James Webb Space Telescope may have just found its first supernova

astronomes a détecté quelque chose d’inhabituel se produisant dans une galaxie lointaine dans des images récentes du télescope spatial James Webb, quelque chose qui n’était pas là lorsque Hubble a regardé la même galaxie pour la dernière fois.

“Nous soupçonnons qu’il s’agit d’une supernova”, astronome Mike Engesser du Space Telescope Science Institute (STScI) a Inverse. Trouver des événements cosmiques de courte durée comme les supernovae n’est pas ce pour quoi Webb a été conçu, mais le télescope spatial nouvellement opérationnel semble être plein de surprises. Et cela pourrait ouvrir la porte à la recherche de l’agonie des premières générations d’étoiles massives dans l’univers.

Quoi de neuf – Engesser et ses collègues disent que l’objet brillant est probablement la première supernova détectée par le télescope Webb. Il est extrêmement brillant par rapport au reste de la galaxie, d’une part. Et Webb a observé la galaxie, nommée SDSS.J141930.11+5251593, deux fois, à cinq jours d’intervalle ; l’objet s’est estompé, juste un peu, pendant ces cinq jours : comportement classique de supernova.

“Nous aurions besoin de plus de données de séries chronologiques pour prendre une décision, mais les données dont nous disposons sont cohérentes avec celles d’une supernova, c’est donc un très bon candidat”, déclare Engesser.

Cette série d’images montre le même ensemble de galaxies, vu d’abord par Hubble puis par Webb. Dans le coin inférieur droit, une image montre les différences de luminosité entre les deux images. Pouvez-vous voir la supernova ?STScI

La galaxie, dont nous ne répéterons pas le nom astronomique difficile, se situe entre 3 et 4 milliards d’années-lumière, de sorte que les astronomes voient la lumière s’estomper lentement d’une explosion qui s’est produite il y a entre 3 et 4 milliards d’années. . La mort réelle d’une étoile prend une fraction de seconde, mais la boule de feu qui en résulte met des jours à se développer et à briller, puis s’estompe progressivement au cours des mois suivants. C’est un clin d’œil en temps astronomique, c’est donc une pure chance que Webb ait découvert cette supernova peu de temps après que sa luminosité ait atteint son maximum.

“La plupart du temps, c’est excitant parce que nous avons montré que nous pouvons trouver et détecter de nouveaux transitoires avec Webb, ce que JWST n’est pas conçu pour faire”, déclare Engesser. “Mais c’est l’une des choses que nous montrons que nous pouvons faire de manière ad hoc.”

Aussi polyvalent soit-il, Webb n’est pas le genre de télescope que les astronomes utilisent généralement pour rechercher des objets à courte durée de vie comme les supernovae. La plupart du temps, ce travail est effectué par des télescopes au sol ici sur Terre, qui prennent des images de larges pans du ciel chaque nuit.

Webb, d’autre part, regarde beaucoup, beaucoup plus profondément dans de petites parcelles de ciel. La première image en champ profond du télescope, publiée le 12 juillet, couvre une zone du ciel que vous pourriez recouvrir d’un grain de sable tenu à bout de bras.

“Ainsi, la probabilité réelle que vous trouviez un transitoire dans le champ que vous regardez est assez faible, ou du moins nous pensions qu’elle serait faible”, déclare Engesser. “Mais comme vous l’avez probablement entendu, chaque champ JWST est un champ profond à ce stade, donc il y a des galaxies partout, et maintenant nous pensons, oh, nous pourrions avoir de très bonnes chances de détecter des supernovae tout le temps.”

Voici le contexte – Les télescopes au sol qui recherchent généralement des supernovae prennent des images des mêmes vastes zones du ciel toutes les quelques nuits. Son logiciel de traitement de données compare chaque nouvelle image aux images précédentes de la même zone, à la recherche de tout ce qui aurait pu changer.

Pour faire de même pour les télescopes spatiaux, Engesser et son collègue ont comparé les nouvelles données de l’instrument NIRCam de Webb avec des images Hubble de la même zone. Ils ont utilisé un logiciel pour rechercher toutes les différences qui pourraient révéler ce que les astronomes appellent des “transitoires” – des objets qui apparaissent, s’estompent, s’éclaircissent ou s’assombrissent sur une échelle de temps que nous pouvons voir en temps réel.

C’est ainsi que l’équipe a trouvé la supernova. C’est aussi ainsi qu’ils ont localisé une supernova qui a pris vie en 2013. Les astronomes connaissaient celle-ci, appelée 2013 EJ, mais sa boule de feu autrefois brillante s’est trop estompée pour que la plupart des télescopes puissent la voir.

“Il y a beaucoup de questions sur cet objet particulier et sur le type d’étoile qu’il était et son environnement, comme à quel point est-il poussiéreux ? On dirait qu’il a beaucoup de poussière”, explique Engesser.

Parce que les supernovae ont tendance à disparaître en quelques mois, les astronomes ne peuvent généralement pas voir leurs derniers stades, ce qui pourrait offrir d’autres indices sur le type d’étoile qui a explosé, ainsi que sur la physique de cette explosion stellaire. La profonde perspicacité de Webb dans l’univers pourrait rendre les conséquences d’une supernova comme 2013 EJ plus faciles à retracer, même plusieurs années plus tard.

SN 2013EJ vu par le projet de télescope virtuel.Projet de télescope virtuel

“Donc, regarder cela maintenant avec Webb est vraiment cool comme moyen d’enquêter sur l’environnement super tardif autour de grandes supernovae brillantes comme celle-ci”, déclare Engesser. “Nous obtenons de nouvelles informations que nous n’avions pas pu obtenir auparavant.”

Engesser appelle les deux détections, la supernova nouvellement découverte et celle qui s’estompe que les scientifiques avaient perdue de vue, une preuve de concept. Lui et ses collègues font partie de l’équipe de recherche Transient Science @ Space Telescope, dirigée par l’astrophysicien Ori Fox au STScI. L’équipe de Fox veut utiliser Webb pour rechercher des supernovae dans les galaxies les plus anciennes et les plus éloignées de l’univers, le genre que même Hubble a du mal à voir.

“Si nous pouvons détecter de nouvelles choses, cela nous permet de faire ce genre de propositions d’opportunités cibles à réponse très rapide, où nous détectons quelque chose et ensuite nous pouvons dire:” D’accord, interrompez tout le reste. Nous voulons examiner cela maintenant; c’est urgent », explique Engesser. “Une fois que nous avons un bon répertoire [of supernovae] construites, nous pouvons dire : “D’accord, cela vaut vraiment la peine pour nous d’avoir ces observations sensibles au temps de supernovae à très haut décalage vers le rouge”.

En quoi est-ce important? Des supernovae anciennes et lointaines pourraient aider les astronomes à mieux comprendre la structure même de l’univers et comment il s’étire et se dilate dans le temps. La plupart des physiciens s’accordent maintenant à dire que l’univers est en expansion et que l’expansion s’accélère ; C’est grâce à une étude de 1998 qui a utilisé un type spécifique de supernova pour aider à mesurer les distances entre les objets dans le cosmos. Ces supernovae, appelées supernovae de type Ia, se produisent lorsqu’une étoile naine blanche dans un système stellaire binaire vole (ou accumule) tellement de matière à son étoile compagne que la naine blanche gourmande s’effondre sous sa propre masse.

Étant donné que les supernovae de type Ia ont toujours la même luminosité, les astronomes peuvent mesurer la luminosité d’une supernova pour calculer à quelle distance elle et sa galaxie hôte se trouvent. Les astronomes appellent les objets dont la luminosité est connue des “bougies standard”.

“En regardant le décalage vers le rouge de ces supernovae, vous pouvez mesurer à quelle vitesse elles s’éloignent de vous, ainsi qu’à quelle distance elles se trouvent”, explique Engesser. “Donc, l’une des choses que nous voulons pouvoir faire avec Webb est de détecter les supernovae à super décalage vers le rouge pour contraindre davantage la nature cosmologique de l’univers et son évolution dans le temps.”

Les supernovae les plus anciennes de l’univers contiennent également des indices sur la courte vie et la mort violente de la première génération d’étoiles très massives de l’univers. Ces anciennes étoiles géantes étaient peut-être très différentes des étoiles géantes de l’univers proche et récent que nous connaissons mieux.

“Nous pensons que les étoiles des premiers millions d’années auraient été principalement, presque entièrement, de l’hydrogène et de l’hélium, contrairement aux types d’étoiles que nous avons maintenant. Elles auraient été massives, 200 à 300 fois la masse de notre Soleil, et elles aurait certainement vécu une sorte de style de vie “vivre vite, mourir jeune” », déclare Engesser. “Voir ce genre d’explosions est quelque chose que nous n’avons pas encore vraiment fait.”

Suivant – Engesser et son équipe n’ont pas encore décidé de réexaminer la supernova qu’ils ont découverte.

“Les supernovae dans le grand schéma des choses sont en fait assez courantes”, dit-il. “Cette supernova est intéressante dans la mesure où Webb a été le premier à la trouver, ce qui est surprenant. En soi, ce n’est peut-être pas si intéressant. Nous cherchons toujours à savoir si nous voulons ou non faire des observations de suivi de cette chose. .” .”

Si les astronomes décident d’étudier plus avant leur supernova nouvellement découverte, cela pourrait répondre à certaines questions spécifiques. L’observation de la diminution de la lumière de la supernova au fil du temps pourrait révéler le type de supernova, comme le type Ia, qu’Engesser et ses collègues ont trouvé. La mesure des spectres lumineux de la supernova pourrait révéler quels éléments chimiques composaient l’étoile mère, et donc quel type d’étoile a explosé si violemment.

Mais en attendant, Engesser et ses collègues se concentrent sur la recherche de points lumineux plus transitoires dans les profondes connaissances de Webb sur l’univers.

Cette histoire a été mise à jour le 28 juillet 2022 pour inclure les cinq derniers paragraphes.

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