Моделирование в высоком разрешении галактики, содержащей сверхсветящую сверхновую и ее хаотическое окружение в ранней Вселенной. Предоставлено: Адриан Малек и Мари Мартиг (Университет Суинберн)
Некоторые из самых ранних звезд были массивными и недолговечными, им суждено закончить свою жизнь огромными взрывами. Астрономы обнаружили некоторые из самых ранних и самых отдаленных из этих взрывающихся звезд, которые называются «сверхсветящимися» сверхновыми - звездные взрывы в 10–100 раз ярче, чем у других типов сверхновых. Дуэт устанавливает рекорд для самой далекой из обнаруженных сверхновых и предлагает подсказки об очень ранней Вселенной.
«Свет этих сверхновых содержит подробную информацию о младенчестве Вселенной в то время, когда некоторые из первых звезд все еще конденсируются из водорода и гелия, образовавшегося в результате Большого взрыва», - сказал доктор Джеффри Кук, астрофизик из Суинбернский технологический университет в Австралии, чья команда сделала открытие.
Команда использовала комбинацию данных из телескопа Канада-Франция-Гавайи и телескопа Keck 1, оба из которых расположены на Гавайях.
«Тип сверхновых, которые мы обнаружили, встречается крайне редко», - сказал Кук. «На самом деле, только один был обнаружен до нашей работы. Этот конкретный тип сверхновой возникает в результате гибели очень массивной звезды (примерно в 100-250 раз больше массы нашего Солнца) и взрывается совершенно по-другому по сравнению с другими сверхновыми. Обнаружение и изучение этих событий дает нам примеры наблюдений, чтобы лучше понять их и химические вещества, которые они выбрасывают во Вселенную после смерти ».
Сверхсветящиеся сверхновые были обнаружены всего несколько лет назад и редки в соседней Вселенной. Их происхождение не совсем понятно, но считается, что их небольшое подмножество возникает, когда чрезвычайно массивные звезды, в 150-250 раз более массивные, чем наше Солнце, подвергаются ядерному взрыву, вызванному превращением фотонов в электрон-позитронные пары. Этот процесс совершенно другой по сравнению со всеми другими типами сверхновых. Ожидается, что такие события происходили чаще в ранней Вселенной, когда массивные звезды были более распространенными.
Это и чрезвычайная яркость этих событий побудили Кука и его коллег искать сверхсветящие сверхновые на красных смещениях, z, больше 2, когда Вселенная составляла менее четверти своего нынешнего возраста.
«Мы использовали LRIS (Спектрометр для получения изображений с низким разрешением) на Keck I, чтобы получить глубокую спектроскопию для подтверждения красных смещений хозяина и для поиска позднего излучения сверхновых», - сказал Кук. «Первоначальные обнаружения были обнаружены в полях CFHT Legacy Survey Deep. Свет от сверхновых прибыл сюда на Землю 4-6 лет назад. Чтобы подтвердить их расстояния, нам нужно получить спектр их галактик, которые очень слабы из-за их экстремального расстояния. Большая апертура Keck и высокая чувствительность LRIS сделали это возможным. Кроме того, некоторые сверхновые имеют достаточно яркие характеристики излучения, которые сохраняются в течение многих лет после взрыва. Спектроскопия глубокого Кека способна обнаружить эти линии как дополнительное средство подтверждения и изучения ».
Кук и его коллеги провели поиск в большом объеме Вселенной при z, большем или равном 2, и обнаружили две сверхсветящие сверхновые с красным смещением 2,05 и 3,90, побив предыдущий рекорд красного смещения сверхновой звезды 2,36 и имея в виду производство Скорость сверхсветовых сверхновых на этих красных смещениях как минимум в 10 раз выше, чем в соседней Вселенной. Хотя спектры этих двух объектов делают маловероятным, чтобы их предшественники были среди звезд первого поколения, нынешние результаты показывают, что обнаружение этих звезд может быть недалеко от нашего понимания.
По словам Кука, обнаружение первых звезд позволяет нам гораздо лучше понять первые звезды во Вселенной.
«Вскоре после Большого взрыва во Вселенной был только водород и гелий», - сказал он. «Все другие элементы, которые мы видим вокруг нас сегодня, такие как углерод, кислород, железо и кремний, были изготовлены в ядрах звезд или во время взрывов сверхновых. Первые звезды, которые сформировались после Большого взрыва, заложили основу для длительного процесса обогащения Вселенной, который в конечном итоге породил разнообразный набор галактик, звезд и планет, которые мы видим сегодня вокруг нас. Наши открытия исследуют раннее время во Вселенной, которое совпадает со временем, которое мы ожидаем увидеть первые звезды ».
Источники: Обсерватория Кека, Природа
