«Джеймс Уэбб» увидел кандидата в сверхновую из эпохи Реионизации

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил кандидатов в родительскую галактику и вспышку сверхновой, связанных с длинным гамма-всплеском GRB 250314A, свет от которого шел до Земли более 13 миллиардов лет. Схожесть свойств послесвечения этого всплеска с послесвечением более близких всплесков говорит о том, что их прародители в виде массивных звезд мало отличались. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Обновлено: 9 декабря 2025 года статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Первые поколения массивных звезд, возникших во Вселенной спустя несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва, сыграли важную роль в ее эволюции по двум основным причинам. Во-первых, они обогащали внутригалактическую среду элементами, возникшими в результате звездного нуклеосинтеза. Во-вторых, ультрафиолетовое излучение от этих звезд ионизировало ранее нейтральный межгалактический газ в эпоху Реионизации, заставляя его нагреваться и излучать. Однако исследовать звездное население очень далеких галактик крайне сложно из-за компактности и тусклости подобных систем. Отдельных представителей этих звезд можно исследовать при помощи гравитационного линзирования, однако более доступной методикой остается отслеживание таких светил в момент гибели, наблюдая за вспышками сверхновых и источниками длинных гамма-всплесков.

Группа астрономов во главе с Эндрю Леваном (Andrew Levan) из Университета Неймегена опубликовала результаты поисков родительской галактики и вспышки сверхновой, связанных с гамма-всплеском GRB 250314A, при помощи камеры NIRCam «Джеймса Уэбба» 1 июля 2025 года. Сам всплеск обнаружил днем 14 марта 2025 года космический телескоп SVOM, в дальнейшем за ним вели мультиволновые наблюдения космические и наземные телескопы, обнаружившие послесвечение.

Красное смещение источника GRB 250314A составляет 7,3, что соответствует возрасту Вселенной в 730 миллионов лет. Всплеск был одиночным, длился около 11 секунд, характеризовался изотропным энерговыделением на уровне 4,65×10⁵²⁢ эрг и заметно не выделялся среди других длинных гамма-всплесков, за исключением дальности источника.

Ученые обнаружили на снимках NIRCam тусклый голубоватый протяженный объект, который интерпретируется как родительская галактика всплеска, а также послесвечение всплеска, которое, в свою очередь, интерпретируется как вспышка сверхновой. Ее светимость и форма спектра похожи на наблюдавшиеся свойства сверхновой типа Ic SN 1998bw, в ходе которой также возник гамма-всплеск, что может указывать на то, что источник GRB 250314A подобен источникам гамма-всплесков в Местной Вселенной (красное смещение меньше единицы). Альтернативное объяснение наблюдаемого NIRCam источника излучения как галактики с малым или отсутствующим вкладом излучения сверхновой кажется малоубедительным, так как хуже вписывается в свойства многих галактик, наблюдавшихся в тот период.

Существуют также более редкие сверхдлинные гамма-всплески, самый далекий из которых наблюдался в 2022 году. Он мог возникнуть при гибели массивной звезды и рождении при этом вначале магнитара, а затем черной дыры.