Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил в далекой галактике вспышку, которая может оказаться сверхновой, наблюдаемой на раннем этапе после взрыва. По оценке исследователей, в момент, запечатленный телескопом, с начала события прошло от четырех до десяти дней в системе отсчета источника. Объект AT 2026abck удалось заметить без усиления света гравитационной линзой. Почему наблюдать такие события сложно, чем вспышка удивила астрономов и какие данные нужны для подтверждения ее природы — в материале «Известий».

Объект обнаружила группа исследователей под руководством астронома Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне Мин-Яна Чжуана. Ученые использовали данные программы NEXUS, в рамках которой «Джеймс Уэбб» повторно наблюдает один и тот же участок неба примерно раз в два месяца. Такие наблюдения позволяют искать транзиенты — источники, яркость которых заметно меняется со временем. К ним относятся и сверхновые.

На снимках от 28 мая 2026 года AT 2026abck не обнаружили. Однако в данных от 7 августа на этом месте появился источник со звездной величиной около 27,4. Между наблюдениями его поток излучения в фильтре F200W увеличился более чем в 3,6 раза.

Вспышка находится в галактике с активным звездообразованием. Ее красное смещение, определенное по спектру галактики, составляет 5,017. Это означает, что телескоп видит событие из эпохи молодой Вселенной, свет от которого добирался до наблюдателя многие миллиарды лет. При этом спектр самой вспышки пока не получен. Поэтому исследователи говорят о кандидате в сверхновые, а не об окончательно установленном типе взрыва.

В сообщении об открытии речь идет о ранней стадии события, а не о взрыве, который произошел несколько дней назад по земному календарю. Из-за расширения Вселенной свет далекого источника приходит растянутым по длине волны. Одновременно растягиваются наблюдаемые интервалы времени: изменения у такого объекта кажутся нам более медленными.

При красном смещении 5,017 этот коэффициент составляет примерно шесть. Поэтому 71 день между двумя наблюдениями соответствует приблизительно 11,8 дня в системе отсчета источника.

Оценку возраста вспышки — от четырех до десяти дней — авторы получили, сопоставив отсутствие объекта на предыдущем снимке с его температурой и размером светящейся области. Это модельная оценка, зависящая от предполагаемой природы события.

Именно ранняя стадия представляет особый интерес. В первые дни излучение может сохранять информацию об оболочке звезды и веществе, которое окружало ее перед взрывом. Позднее эти признаки меняются, поэтому поймать столь далекий объект в начале вспышки особенно ценно.

Сверхновые в ранней Вселенной трудно наблюдать сразу по нескольким причинам. На огромных расстояниях их свет становится слабым, а из-за красного смещения значительная часть излучения переходит в инфракрасный диапазон.

«Джеймс Уэбб» предназначен для работы в этом диапазоне, что расширило возможности поиска. Согласно обзору предыдущих результатов в препринте, наблюдения телескопа уже позволили выявить более 200 кандидатов в сверхновые, в том числе в галактиках с красным смещением около шести.

Однако обнаружение вспышки еще не означает, что ее природу удалось установить. Многие далекие кандидаты наблюдались лишь один или несколько раз, а спектроскопическое подтверждение получить значительно сложнее.

В качестве сравнения авторы приводят SN Eos — сверхновую при красном смещении более пяти, тип которой подтвержден по спектру. Ее свет усилило примерно в 26–30 раз скопление галактик, сработавшее как гравитационная линза. У AT 2026abck такого усиления нет. Находка показывает, что повторные наблюдения обычных участков неба позволяют обнаруживать очень далекие вспышки в их яркой ранней фазе.

Для оценки свойств AT 2026abck ученые использовали фотометрию — измерения яркости в нескольких фильтрах. По этим данным они построили модель распределения энергии излучения. Моделирование дало температуру около 17 тыс. кельвинов. Радиус светящейся области оценили приблизительно в 46 астрономических единиц — то есть в 46 средних расстояний от Земли до Солнца. Эта величина описывает фотосферу в модели вспышки, а не размер звезды до взрыва.

По сочетанию температуры и светимости источник оказался необычным. Авторы сопоставили его с выборкой из 34 хорошо изученных сверхновых второго типа, наблюдавшихся в ультрафиолете на ранних стадиях.

В этой выборке ни один объект не сохранял температуру выше примерно 15 тыс. кельвинов спустя более шести дней после взрыва и не достигал указанной светимости на сроках от четырех дней.

«AT 2026abck горячее и обладает большей светимостью, чем обычные сверхновые второго типа на сопоставимых стадиях», — говорится в работе.

Сверхновые второго типа связаны с коллапсом ядра массивной звезды. Но обнаруженная вспышка, если эта интерпретация верна, может получать дополнительную энергию, объясняющую ее высокую температуру и яркость.

Одно из возможных объяснений — излучение оболочки, нагретой ударной волной при взрыве и затем остывающей. Другой вариант связан со столкновением выброшенного вещества с плотным материалом вокруг звезды.

Такое взаимодействие способно поддерживать яркость вспышки. Авторы отмечают, что светимость AT 2026abck сопоставима с показателями сверхновых второго типа, окруженных плотным околозвездным веществом. При этом нельзя исключить сверхсветимую сверхновую, обнаруженную на этапе роста яркости.

Расположение источника помогает оценить другие объяснения. Он находится между двумя компонентами галактики — примерно в 3,6 тыс. и 4,2 тыс. световых лет от их центров. Это делает менее вероятными события, обычно связанные с галактическим ядром: вспышку активности центральной черной дыры или разрушение ею звезды.

Но положение вне центра не позволяет полностью исключить все альтернативы. Например, в препринте сохраняется возможность события, связанного с черной дырой в очень слабой галактике-спутнике. Высокая температура, яркое ультрафиолетовое излучение и ранняя светимость также плохо согласуются с обычной сверхновой типа Ia. Совокупность признаков делает взрыв массивной звезды предпочтительным объяснением, но окончательная классификация требует дополнительных данных.

Галактика, в которой обнаружили AT 2026abck, активно формирует звезды. По оценкам исследователей, ее звездная масса составляет около 6 млрд масс Солнца. Разные методы дают темп звездообразования от 14 до 21 солнечной массы в год. Это характеристика суммарной массы формирующихся звезд, а не их количества.

Содержание элементов тяжелее гелия в звездном населении галактики оценили примерно в 30% от солнечного. В астрономии такие элементы называют металлами. Среда с активным звездообразованием согласуется с предположением о взрыве массивной звезды. Подобные звезды живут относительно недолго, поэтому их гибель связана с недавним появлением новых звездных поколений.

При этом галактика AT 2026abck существенно отличается от гораздо менее массивной галактики, где обнаружили SN Eos. Сопоставление таких событий помогает изучать гибель звезд в разных условиях ранней Вселенной.

Следующий шаг — повторные наблюдения и получение спектра самой вспышки с помощью инструмента NIRSpec на борту «Джеймса Уэбба». Изменение яркости позволит проверить несколько сценариев. Обычная сверхновая второго типа должна быстро слабеть в ультрафиолете по мере охлаждения фотосферы. Сверхсветимая сверхновая, пойманная на подъеме, может продолжить набирать яркость.

Если же излучение поддерживает длительное взаимодействие с околозвездным веществом, источник способен оставаться горячим и ярким в ультрафиолете дольше, чем обычная сверхновая.

«Оперативные последующие наблюдения AT 2026abck с помощью JWST позволят проверить эти разные сценарии», — отмечают авторы.

Пока открытие показывает возможность обнаружить очень далекую вспышку в первые дни ее развития без помощи гравитационной линзы. Подтверждение ее типа позволит точнее исследовать, как массивные звезды завершали жизнь в молодой Вселенной и какое вещество окружало их перед взрывом.