Международная группа ученых под руководством астрономов Университета Миннесоты измерила размер звезды, появившейся через два миллиарда лет после Большого взрыва и вспыхнувшей в виде сверхновой. Статья исследователей опубликована в журнале Nature.
В момент вспышки сверхновой, происходящей при гибели массивной звезды, ударная волна, возникшая при коллапса ее ядра, достигает поверхности звезды и резко усиливает ее яркость. Поскольку нагретая ударной волной звезда впоследствии расширяется и остывает, ее кривая блеска на раннем этапе зависит от размера прародителя. Однако до сих пор ученым удавалось измерить радиус звезд, превратившихся в сверхновые, в относительности близости к Солнечной системы.
Тройное изображение сверхновой, возникшее из-за эффекта гравитационной линзы
Фото: Wenlei Chen / NASA
Исследователи провели наблюдения сверхновой с красным смещением z=3, которая вспыхнула в галактике, удаленной на сопутствующее расстояние около 21 миллиарда световых лет. Время пути светового луча от вспышки составило 11,4 миллиарда лет, однако с того момента Вселенная успела расшириться (фактический диаметр видимой Вселенной составляет 90 миллиардов световых лет). Сама вспышка произошла, когда возраст Вселенной был всего 2,1 миллиарда лет.
Было проанализировано оптическое и ультрафиолетовое излучение, которое удалось уловить с помощью космического телескопа «Хаббл», зафиксировавшего раннюю стадию вспышки сверхновой через 5,8±3,1 часа после взрыва. Свет от источника был усилен благодаря эффекту гравитационной линзы, когда некое массивное тело изменяет своим гравитационным полем путь электромагнитного излучения, существенно искажая изображение фонового объекта. В данном случае сверхновая была сильно «линзирована» галактикой раннего типа в скоплении Abell 370.
Ученые определили, что звездой-предшественником был красный сверхгигант с радиусом примерно 533 радиусов Солнца. Авторы отметили, что массивный околозвездный диск того же радиуса также может воспроизвести наблюдаемую кривую блеска, однако это маловероятно, поскольку примеры подобных явлений в локальной Вселенной с малым красным смещением неизвестны. Напротив, сценарий сверхновой намного более вероятен, поскольку такие события обычны для современной Вселенной.