Орбитальный телескоп Хаббл обновил неустойчивый рекорд по наблюдению самой далекой сверхновой в отдельной номинации. На этот раз речь идет о самых важных для астрофизиков взрывах – сверхновых типа Ia. Это делает открытие не просто интересным, но и очень полезным для науки, так как увеличилось расстояние, на котором у человечества есть мильный камень, ведь сверхновые типа Ia используются для измерения расстояний во Вселенной. Эти взрывы всегда очень яркие и потому хорошо видны даже на очень больших расстояниях, но что еще более важно – они всегда одинаково очень яркие. Независимо от условий взрыва (которые, правда, в общих чертах каждый раз один и те же) яркость сверхновой оказывается одинаковой. Поэтому, найдя сверхновую типа Ia, по ее яркости можно определить расстояние до нее, а значит и до всех других объектов на том же расстоянии. Это возможно за счет одинакового красного смещения излучения всех объектов на одном расстоянии от Земли, то, удаляющихся от нас с одной скоростью. Эта скорость тоже может быть определена таким образом, подсыпая еще небольшую крупицу в наши знания о темной энергии.

Сверхновая SN UDS10Wil взорвалась более 10 миллиардов лет назад, когда Вселенная еще не пережила свою молодость и продолжала быстро развиваться, что сопровождалось активным звездообразованием и появлением галактик. «Новый рекордсмен по дальности открывает окно в молодую Вселенную, впервые показывая нам, как в ней взрывались первые звезды, – говорит первый автор исследования Девид Джонс, сотрудник Университета Джона Хопкинса. – Имея данные для столь далеких эпох, мы можем проверить наши знания о свойствах взрывов типа Ia и понять эволюцию расширения Вселенной». Главный вопрос о сверхновых типа Ia – их источник. Случай со сверхновой SN UDS10Wil добавляет один голос с пользу предположения о столкновении двух белых карликов.

Открытие SN UDS10Wil явилось результатом трехлетней работы орбитального телескопа по обзору далеких сверхновых типа Ia. Целью проекта была проверка того, что почти за 14 миллиардов лет, прошедших с Большого взрыва, свойства этих сверхновых не изменились. Для этого используется широкоугольная камера орбитального телескопа и его спектрометр, которые вместе позволяют быстро обозревать большую часть неба, а при обнаружении признаков сверхновой типа Ia изучать спектр источника излучения. Проект находится под руководством Адама Риса, сотрудника Университета Джона Хопкинса и Научного института космического телескопа. В ходе реализации проекта было найдено более сотни сверхновых различных типов. Расстояния до них изменяются в пределах от 2.4 миллионов до 10 миллиардов лет. Среди этого разнообразия есть целых восемь сверхновых типа Ia, взорвавшихся более чем 8 миллиардов лет назад.

При изучении источников излучения, попавших под подозрение, они наблюдались с помощью спектрометра, чувствительного в инфракрасном диапазоне. Наблюдения проводились раз в 50 дней в течение всего времени с момента обнаружения. Сверхновая SN UDS10Wil была найдена в декабре 2010 года. Для получения более точных сведений о спектральном составе излучения взрыва и определения расстояния до него по этим данным был использован мощный наземный телескоп – Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории.

Хотя сверхновая SN UDS10Wil улучшила предыдущий рекорд по дальности всего на 4%, это дало лишние 350 миллионов лет в истории Вселенной, доступных для картографирования и установки мильных столбов. Прошлый рекордсмен был объявлен всего три месяца назад, так что на этом поприще стоит ожидать быструю смену лидеров, пока человечество не упрется во взрывы самых первых звезд, имевших среднюю массу (звезды первого поколения были гигантами, из которых вряд ли могли получиться сверхновые типа Ia).

Углубление в историю Вселенной и взрывов типа Ia необходимо для проверки правильности трактовки этих взрывов. Безусловно, такие взрывы – космическая линейка, но всегда ли на одинаковая шкала? Ускоренное расширение Вселенной могло внести свой вклад в изменение интерпретации расстояния на основе спектральных данных взрыва, а сильное изменение условий, в которых существовали активно рождающиеся первые звезды в молодой, плотной Вселенной, по сравнению с текущей ситуацией с множеством в основном тихих, рождающих мало звезд галактик, может изменить и условия для протекания самого взрыва. В первую очередь необходимо разобраться с двумя конкурирующими теориями рождения таких взрывов. Для этого нужно на возможно большем интервале времени определить взрывы, для которых удается с высокой степенью уверенности установить его происхождение. Это может быть столкновение двух белых карликов либо медленное перетекание материи с компаньона карлика, нормальной звезды.

В излучении сверхновой SN UDS10Wil наблюдался очень резкий спад яркости между 10 и 7.5 миллиардами лет назад. Такое поведение больше подходит для столкновения двух белых карликов. В пользу этой гипотезы говорит и сам возраст сверхновой. Так быстро после большого взрыва слишком мало звезд могло стать белыми карликами. В случае рождения сверхновых типа Ia при смешении двух белых карликов первые такие взрывы должны были иметь пик примерно через 400 миллионов лет после пика рождения звезд, а такой пик имел место 10 миллиардов лет назад. Для этого времени найдено довольно мало взрывов, тогда как после пика звездообразования сверхновых стало больше.