Symulacja w wysokiej rozdzielczości galaktyki, w której znajduje się super-świetlna supernowa i jej chaotyczne środowisko we wczesnym Wszechświecie. Źródło: Adrian Malec i Marie Martig (Swinburne University)
Niektóre z najwcześniejszych gwiazd były masywne i krótkotrwałe, a ich przeznaczeniem było zakończyć życie w wielkich eksplozjach. Astronomowie wykryli niektóre z najwcześniejszych i najodleglejszych z tych eksplodujących gwiazd, zwane supernowymi „super świecącymi” - eksplozjami gwiazd 10–100 razy jaśniejszymi niż inne typy supernowych. Duet ustanawia rekord dla najodleglejszej dotąd wykrytej supernowej i oferuje wskazówki na temat bardzo wczesnego Wszechświata.
„Światło tych supernowych zawiera szczegółowe informacje o niemowlęctwie Wszechświata w czasie, gdy niektóre z pierwszych gwiazd wciąż kondensują z wodoru i helu utworzonego przez Wielki Wybuch” - powiedział dr Jeffrey Cooke, astrofizyk z Swinburne University of Technology w Australii, którego zespół dokonał odkrycia.
Zespół wykorzystał kombinację danych z Teleskopu Kanada-Francja-Hawaje i Teleskopu Keck 1, oba zlokalizowane na Hawajach.
„Znalezione przez nas supernowe są niezwykle rzadkie” - powiedział Cooke. „W rzeczywistości tylko jedna została odkryta przed naszą pracą. Ten szczególny rodzaj supernowych jest wynikiem śmierci bardzo masywnej gwiazdy (około 100-250 razy większej niż masa naszego Słońca) i eksploduje w zupełnie inny sposób niż inne supernowe. Odkrycie i badanie tych wydarzeń dostarcza nam obserwacyjnych przykładów, aby lepiej je zrozumieć i chemikalia, które wyrzucają do Wszechświata, gdy umierają. ”
Super-świecące supernowe zostały odkryte zaledwie kilka lat temu i są rzadkie w pobliskim Wszechświecie. Ich pochodzenie nie jest dobrze poznane, ale uważa się, że ich niewielka część występuje, gdy niezwykle masywne gwiazdy, 150 do 250 razy masywniejsze niż nasze Słońce, ulegają wybuchowi nuklearnemu wywołanemu przez konwersję fotonów w pary elektron-pozyton. Ten proces jest zupełnie inny w porównaniu do wszystkich innych rodzajów supernowych. Oczekuje się, że takie zdarzenia miały miejsce częściej we wczesnym Wszechświecie, kiedy masywne gwiazdy występowały częściej.
To i ekstremalna jasność tych wydarzeń zachęciły Cooke i jego współpracowników do poszukiwania super świecących supernowych przy przesunięciach ku czerwieni, z, większych niż 2, gdy Wszechświat był mniej niż jedną czwartą jego obecnego wieku.
„Użyliśmy LRIS (spektroskopii obrazowania o niskiej rozdzielczości) na Keck I, aby uzyskać głęboką spektroskopię w celu potwierdzenia przesunięcia ku czerwieni gospodarza i poszukiwania późnej emisji z supernowych” - powiedział Cooke. „Początkowe wykrycia zostały wykryte w polach Głębokie badanie dziedzictwa historycznego CFHT. Światło z supernowych przybyło tutaj na Ziemię 4–6 lat temu. Aby potwierdzić ich odległości, musimy uzyskać spektrum ich galaktyk macierzystych, które są bardzo słabe ze względu na ich ekstremalną odległość. Umożliwił to duży otwór Keck i wysoka czułość LRIS. Ponadto niektóre supernowe mają wystarczająco jasne cechy emisji, które utrzymują się przez lata po wybuchu. Głęboka spektroskopia Kecka jest w stanie wykryć te linie jako kolejny środek potwierdzenia i badań. ”
Cooke i współpracownicy przeszukali dużą objętość Wszechświata przy z większym lub równym 2 i znaleźli dwie super-świecące supernowe, przy przesunięciach ku czerwieni 2,05 i 3,90 - pobijając poprzedni rekord przesunięcia ku supernowej 2,36 i sugerując produkcję wskaźnik superświetlnych supernowych przy tych przesunięciach ku czerwieni co najmniej 10 razy wyższy niż w pobliskim Wszechświecie. Chociaż widma tych dwóch obiektów sprawiają, że jest mało prawdopodobne, aby ich prekursory należały do pierwszej generacji gwiazd, obecne wyniki sugerują, że wykrycie tych gwiazd może nie być daleko od naszego zasięgu.
Wykrywanie pierwszych gwiazd pozwala nam znacznie lepiej zrozumieć pierwsze gwiazdy we Wszechświecie, powiedział Cooke.
„Wkrótce po Wielkim Wybuchu we wszechświecie był tylko wodór i hel” - powiedział. „Wszystkie inne pierwiastki, które dziś widzimy wokół siebie, takie jak węgiel, tlen, żelazo i krzem, zostały wyprodukowane w rdzeniach gwiazd lub podczas wybuchów supernowych. Pierwsze gwiazdy, które powstały po Wielkim Wybuchu, położyły podwaliny pod długi proces wzbogacania Wszechświata, który ostatecznie wytworzył różnorodny zestaw galaktyk, gwiazd i planet, które widzimy dzisiaj wokół nas. Nasze odkrycia badają wczesny czas we Wszechświecie, który pokrywa się z czasem, w którym spodziewamy się ujrzeć pierwsze gwiazdy. ”
Źródła: Keck Observatory, Nature
