Højopløsnings-simulering af en galakse, der er vært for en superlysende supernova og dens kaotiske miljø i det tidlige univers. Kredit: Adrian Malec og Marie Martig (Swinburne University)
Nogle af de tidligste stjerner var massive og kortvarige, bestemt til at afslutte deres liv i store eksplosioner. Astronomer har opdaget nogle af de tidligste og fjerneste af disse eksploderende stjerner, kaldet 'superlysende' supernovaer - stellare eksplosioner 10–100 gange lysere end andre supernovatyper. Duoen sætter rekord for den fjerneste supernova, der endnu er opdaget, og giver spor om det meget tidlige univers.
”Lyset fra disse supernovaer indeholder detaljerede oplysninger om universets spedbarn, på et tidspunkt, hvor nogle af de første stjerner stadig kondenserer ud af brint og helium dannet af Big Bang,” sagde Dr. Jeffrey Cooke, en astrofysiker fra Swinburne University of Technology i Australien, hvis team gjorde opdagelsen.
Holdet brugte en kombination af data fra Canada-Frankrig-Hawaii-teleskopet og Keck 1-teleskopet, begge placeret på Hawaii.
”Den type supernovaer, vi har fundet, er ekstremt sjældne,” sagde Cooke. ”Faktisk er der kun blevet opdaget en før vores arbejde. Denne særlige type supernova er resultatet af døden af en meget massiv stjerne (ca. 100 - 250 gange massen af vores Sol) og eksploderer på en helt anden måde sammenlignet med andre supernovaer. At opdage og studere disse begivenheder giver os observationseksempler for bedre at forstå dem og de kemikalier, de sprøjter ud i universet, når de dør. ”
Superlysende supernovaer blev opdaget for kun få år siden og er sjældne i det nærliggende univers. Deres oprindelse er ikke godt forstået, men en lille undergruppe af dem menes at forekomme, når ekstremt massive stjerner, 150 til 250 gange mere massive end vores Sol, gennemgår en atomeksplosion, der udløses af omdannelsen af fotoner til elektron-positron-par. Denne proces er helt anderledes sammenlignet med alle andre typer supernovaer. Sådanne begivenheder forventes at have fundet oftere i det tidlige univers, hvor massive stjerner var mere almindelige.
Dette og den ekstreme lysstyrke af disse begivenheder tilskyndede Cooke og kolleger til at søge efter superlysende supernovaer ved rødskift, z, større end 2, da universet var mindre end en fjerdedel af sin nuværende alder.
”Vi brugte LRIS (lavopløsningsafbildningsspektrometer) på Keck I for at få den dybe spektroskopi for at bekræfte værts rødskift og til at søge efter sent-emission fra supernovaerne,” sagde Cooke. ”De oprindelige detektioner blev fundet i CFHT Legacy Survey Deep felterne. Lyset fra supernovaerne ankom her på Jorden for 4 til 6 år siden. For at bekræfte deres afstand er vi nødt til at få et spektrum af deres vært galakser, som er meget svage på grund af deres ekstreme afstand. Den store åbning af Keck og den høje følsomhed af LRIS gjorde dette muligt. Derudover har nogle supernovaer lyse nok emissionsfunktioner, der vedvarer i år efter, at de eksploderer. Den dybe Keck-spektroskopi er i stand til at registrere disse linjer som et yderligere middel til bekræftelse og undersøgelse. ”
Cooke og medarbejdere søgte gennem et stort volumen af universet ved z større end eller lig med 2 og fandt to superlysende supernovaer ved rødskift på 2,05 og 3,90 - hvilket brudte den forrige supernova rødskiftrekord på 2,36 og antydede en produktion frekvens af superlysende supernovaer ved disse rødskift mindst 10 gange højere end i det nærliggende univers. Selvom spektraerne for disse to genstande gør det usandsynligt, at deres forfædre var blandt den første generation af stjerner, antyder de nuværende resultater, at detektering af disse stjerner muligvis ikke er langt fra vores greb.
Opdagelse af de første stjerner giver os meget større forståelse af de første stjerner i universet, sagde Cooke.
”Kort efter Big Bang var der kun brint og helium i universet,” sagde han. ”Alle de andre elementer, vi ser omkring os i dag, såsom kulstof, ilt, jern og silicium, blev fremstillet i stjernerne i stjerner eller under supernovaeksplosioner. De første stjerner, der blev dannet efter Big Bang, lagde rammen for den lange proces med at berige universet, der til sidst producerede det forskellige sæt galakser, stjerner og planeter, vi ser omkring os i dag. Vores opdagelser undersøger en tidlig tid i universet, der overlapper med den tid, vi forventer at se de første stjerner. ”
Kilder: Keck Observatory, Nature
