Simulazione ad alta risoluzione di una galassia che ospita una supernova super luminosa e il suo ambiente caotico nell'Universo primordiale. Credito: Adrian Malec e Marie Martig (Swinburne University)
Alcune delle prime stelle erano enormi e di breve durata, destinate a porre fine alla loro vita in enormi esplosioni. Gli astronomi hanno rilevato alcune delle prime e più distanti tra queste stelle esplosive, chiamate supernove "super-luminose" - esplosioni stellari 10–100 volte più luminose di altri tipi di supernova. Il duo stabilisce un record per la supernova più distante mai rilevata e offre indizi sull'universo primordiale.
"La luce di queste supernovae contiene informazioni dettagliate sull'infanzia dell'Universo, in un momento in cui alcune delle prime stelle si stanno ancora condensando dall'idrogeno e dall'elio formati dal Big Bang", ha affermato il Dr. Jeffrey Cooke, un astrofisico di Swinburne University of Technology in Australia, il cui team ha fatto la scoperta.
Il team ha utilizzato una combinazione di dati provenienti dal Canada-Francia-Hawaii Telescope e dal Keck 1 Telescope, entrambi situati alle Hawaii.
"Il tipo di supernova che abbiamo trovato è estremamente raro", ha detto Cooke. “In effetti, solo uno è stato scoperto prima del nostro lavoro. Questo particolare tipo di supernova deriva dalla morte di una stella molto massiccia (circa 100 - 250 volte la massa del nostro Sole) ed esplode in un modo completamente diverso rispetto ad altre supernove. Scoprire e studiare questi eventi ci fornisce esempi osservativi per comprenderli meglio e le sostanze chimiche che espellono nell'Universo quando muoiono. "
Supernove super-luminose sono state scoperte solo pochi anni fa e sono rare nell'universo vicino. Le loro origini non sono ben comprese, ma si pensa che si verifichi un piccolo sottoinsieme quando stelle estremamente massicce, da 150 a 250 volte più massicce del nostro Sole, subiscono un'esplosione nucleare innescata dalla conversione di fotoni in coppie elettrone-positrone. Questo processo è completamente diverso rispetto a tutti gli altri tipi di supernovae. Si prevede che tali eventi si siano verificati più frequentemente nell'universo primordiale, quando le stelle massicce erano più comuni.
Questo e l'estrema luminosità di questi eventi, incoraggiarono Cooke e i suoi colleghi a cercare supernove super-luminose a turni rossi, z, maggiore di 2, quando l'Universo era a meno di un quarto della sua era attuale.
"Abbiamo usato LRIS (spettrometro per immagini a bassa risoluzione) su Keck I per ottenere la spettroscopia profonda per confermare i redshift dell'ospite e per cercare l'emissione tardiva dalle supernovae", ha detto Cooke. “I rilevamenti iniziali sono stati trovati nei campi Deep Survey di CFHT Legacy. La luce delle supernova è arrivata qui sulla Terra da 4 a 6 anni fa. Per confermare le loro distanze, dobbiamo ottenere uno spettro delle loro galassie ospiti che sono molto deboli a causa della loro distanza estrema. La grande apertura di Keck e l'elevata sensibilità di LRIS hanno reso possibile tutto ciò. Inoltre, alcune supernove hanno caratteristiche di emissione abbastanza luminose che persistono per anni dopo l'esplosione. La spettroscopia Keck profonda è in grado di rilevare queste linee come ulteriore mezzo di conferma e studio. "
Cooke e collaboratori hanno cercato in un grande volume dell'Universo a z maggiore o uguale a 2, e hanno trovato due supernove super-luminose, con turni rossi di 2,05 e 3,90 - battendo il precedente record di spostamento rosso della supernova di 2,36 e implicando una produzione tasso di supernove super-luminose a questi turni rossi almeno 10 volte superiori rispetto all'universo vicino. Sebbene gli spettri di questi due oggetti rendano improbabile che i loro progenitori fossero tra la prima generazione di stelle, i risultati attuali suggeriscono che il rilevamento di quelle stelle potrebbe non essere lontano dalla nostra comprensione.
Rilevare le prime stelle ci consente una comprensione molto maggiore delle prime stelle nell'universo, ha detto Cooke.
"Poco dopo il Big Bang, nell'universo c'erano solo idrogeno ed elio", ha detto. “Tutti gli altri elementi che vediamo oggi intorno a noi, come carbonio, ossigeno, ferro e silicio, sono stati fabbricati nei nuclei delle stelle o durante le esplosioni di supernova. Le prime stelle che si sono formate dopo il Big Bang hanno gettato le basi per il lungo processo di arricchimento dell'Universo che alla fine ha prodotto la diversa serie di galassie, stelle e pianeti che vediamo oggi intorno a noi. Le nostre scoperte sondano una prima volta nell'Universo che si sovrappone al tempo che ci aspettiamo di vedere le prime stelle. "
Fonti: Osservatorio di Keck, Natura
