Simulare de înaltă rezoluție a unei galaxii care găzduiește o supernovă super-luminoasă și mediul ei haotic din Universul timpuriu. Credit: Adrian Malec și Marie Martig (Universitatea Swinburne)
Unele dintre cele mai vechi stele au fost masive și de scurtă durată, destinate să își încheie viața în explozii uriașe. Astronomii au detectat unele dintre cele mai timpurii și mai îndepărtate dintre aceste stele care explodează, numite supernovele „super-luminoase” - explozii stelare de 10–100 de ori mai strălucitoare decât alte tipuri de supernove. Duo stabilește un record pentru cea mai îndepărtată supernovă încă detectată și oferă indicii despre Universul foarte timpuriu.
„Lumea acestor supernovee conține informații detaliate despre începutul Universului, într-un moment în care unele dintre primele stele încă se condensează din hidrogenul și heliul format de Big Bang”, a spus dr. Jeffrey Cooke, astrofizician din Universitatea de Tehnologie din Swinburne din Australia, a cărei echipă a făcut descoperirea.
Echipa a utilizat o combinație de date de la Telescopul Canada-Franța-Hawaii și Telescopul Keck 1, ambele situate în Hawaii.
"Tipul de supernovee pe care le-am găsit sunt extrem de rare", a spus Cooke. „De fapt, doar unul a fost descoperit înainte de activitatea noastră. Acest tip particular de supernove rezultă din moartea unei stele foarte masive (aproximativ 100 - 250 de ori mai mare decât Soarele nostru) și explodează într-un mod complet diferit în comparație cu alte supernove. Descoperirea și studierea acestor evenimente ne oferă exemple de observație pentru a le înțelege mai bine și substanțele chimice pe care le evacuează în Univers când mor. ”
Supernovele super-luminoase au fost descoperite în urmă cu câțiva ani și sunt rare în Universul din apropiere. Originile lor nu sunt bine înțelese, dar se consideră că un mic subset de ele apar atunci când stelele extrem de masive, de 150 până la 250 de ori mai masive decât Soarele nostru, suferă o explozie nucleară declanșată de conversia fotonilor în perechi de electroni-pozitroni. Acest proces este complet diferit în comparație cu toate celelalte tipuri de supernove. Astfel de evenimente sunt de așteptat să apară mai frecvent în Universul timpuriu, când stelele masive erau mai frecvente.
Aceasta și luminozitatea extremă a acestor evenimente l-au încurajat pe Cooke și colegii să caute supernovele super-luminoase la redshift, z, mai mare de 2, când Universul avea mai puțin de un sfert din vârsta sa actuală.
„Am folosit LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) pe Keck I pentru a obține spectroscopie profundă pentru a confirma redshift-urile gazdei și pentru a căuta emisii cu întârziere din supernovee”, a spus Cooke. „Detectările inițiale au fost găsite în câmpurile Deep CFHT Legacy Survey. Lumina din supernovee a ajuns aici pe Pământ acum 4 - 6 ani. Pentru a confirma distanțele lor, trebuie să obținem un spectru al galaxiilor gazdă care sunt foarte slabe din cauza distanței lor extreme. Diafragma mare a lui Keck și sensibilitatea ridicată a LRIS au făcut posibil acest lucru. În plus, unele supernove au caracteristici de emisie suficient de strălucitoare, care persistă ani de zile după ce explodează. Spectroscopia Keck profundă este capabilă să detecteze aceste linii ca un mijloc suplimentar de confirmare și studiu. "
Cooke și colaboratorii au căutat printr-un volum mare al Universului la z mai mare sau egal cu 2 și au găsit două supernovee super-luminoase, la redshift-uri de 2,05 și 3,90 - înregistrând recordul supernova redshift de 2,36 și implicând o producție. rata supernovelor super-luminoase la aceste redshifturi de cel puțin 10 ori mai mare decât în Universul din apropiere. Deși spectrele acestor două obiecte fac puțin probabil ca progenitorii lor să se numere printre prima generație de stele, rezultatele prezente sugerează că detectarea acelor stele poate să nu fie departe de înțelegerea noastră.
Detectarea primelor stele ne permite o înțelegere mult mai mare a primelor stele din Univers, a spus Cooke.
"La scurt timp după Big Bang, în Univers existau doar hidrogen și heliu", a spus el. „Toate celelalte elemente pe care le vedem în jurul nostru astăzi, cum ar fi carbonul, oxigenul, fierul și siliconul, au fost fabricate în miezul stelelor sau în timpul exploziilor de supernove. Primele stele care s-au format după Big Bang au pus cadrul procesului îndelungat de îmbogățire a Universului care a produs în cele din urmă setul divers de galaxii, stele și planete pe care le vedem în jurul nostru astăzi. Descoperirile noastre sondează timpuriu în Univers care se suprapune timpului în care ne așteptăm să vedem primele stele. "
Surse: Observatorul Keck, Natura
