Simulación de alta resolución de una galaxia que alberga una supernova superluminosa y su entorno caótico en el Universo temprano. Crédito: Adrian Malec y Marie Martig (Universidad de Swinburne)
Algunas de las primeras estrellas fueron masivas y de corta duración, destinadas a poner fin a sus vidas en enormes explosiones. Los astrónomos han detectado algunas de las primeras y más distantes estrellas explosivas, llamadas supernovas "superluminosas", explosiones estelares de 10 a 100 veces más brillantes que otros tipos de supernovas. El dúo establece un récord para la supernova más distante detectada hasta ahora, y ofrece pistas sobre el Universo muy temprano.
"La luz de estas supernovas contiene información detallada sobre la infancia del Universo, en un momento en que algunas de las primeras estrellas todavía se están condensando del hidrógeno y el helio formados por el Big Bang", dijo el Dr. Jeffrey Cooke, astrofísico de Swinburne University of Technology en Australia, cuyo equipo hizo el descubrimiento.
El equipo utilizó una combinación de datos del Telescopio Canadá-Francia-Hawái y el Telescopio Keck 1, ambos ubicados en Hawái.
"El tipo de supernovas que hemos encontrado es extremadamente raro", dijo Cooke. “De hecho, solo uno ha sido descubierto antes de nuestro trabajo. Este tipo particular de supernova resulta de la muerte de una estrella muy masiva (alrededor de 100 a 250 veces la masa de nuestro Sol) y explota de una manera completamente diferente en comparación con otras supernovas. Descubrir y estudiar estos eventos nos proporciona ejemplos de observación para comprenderlos mejor y los químicos que expulsan al Universo cuando mueren ”.
Las supernovas superluminosas se descubrieron hace solo unos años y son raras en el Universo cercano. Sus orígenes no se comprenden bien, pero se cree que un pequeño subconjunto de ellos ocurre cuando estrellas extremadamente masivas, 150 a 250 veces más masivas que nuestro Sol, sufren una explosión nuclear desencadenada por la conversión de fotones en pares de electrones-positrones. Este proceso es completamente diferente en comparación con todos los demás tipos de supernovas. Se espera que tales eventos ocurran con mayor frecuencia en el Universo temprano, cuando las estrellas masivas eran más comunes.
Esto, y el brillo extremo de estos eventos, alentaron a Cooke y sus colegas a buscar supernovas súper luminosas en desplazamientos al rojo, z, mayores que 2, cuando el Universo tenía menos de un cuarto de su edad actual.
"Utilizamos el LRIS (Espectrómetro de imágenes de baja resolución) en Keck I para obtener la espectroscopía profunda para confirmar los desplazamientos al rojo del huésped y buscar emisiones tardías de las supernovas", dijo Cooke. “Las detecciones iniciales se encontraron en los campos de CFHT Legacy Survey Deep. La luz de las supernovas llegó aquí en la Tierra hace 4 a 6 años. Para confirmar sus distancias, necesitamos obtener un espectro de sus galaxias anfitrionas que son muy débiles debido a su distancia extrema. La gran apertura de Keck y la alta sensibilidad de LRIS lo hicieron posible. Además, algunas supernovas tienen características de emisión lo suficientemente brillantes que persisten durante años después de explotar. La espectroscopía Keck profunda es capaz de detectar estas líneas como un medio adicional de confirmación y estudio ".
Cooke y sus colegas buscaron a través de un gran volumen del Universo en z mayor o igual a 2, y encontraron dos supernovas súper luminosas, en desplazamientos al rojo de 2.05 y 3.90, rompiendo el récord anterior de desplazamiento al rojo de la supernova de 2.36, e implicando una producción tasa de supernovas superluminosas en estos desplazamientos al rojo al menos 10 veces más que en el Universo cercano. Aunque los espectros de estos dos objetos hacen poco probable que sus progenitores se encuentren entre la primera generación de estrellas, los resultados actuales sugieren que la detección de esas estrellas puede no estar lejos de nuestro alcance.
La detección de las primeras estrellas nos permite una comprensión mucho mayor de las primeras estrellas en el Universo, dijo Cooke.
"Poco después del Big Bang, solo había hidrógeno y helio en el Universo", dijo. “Todos los demás elementos que vemos a nuestro alrededor hoy, como el carbono, el oxígeno, el hierro y el silicio, se fabricaron en los núcleos de las estrellas o durante las explosiones de supernovas. Las primeras estrellas que se formaron después del Big Bang sentaron las bases para el largo proceso de enriquecimiento del Universo que eventualmente produjo el conjunto diverso de galaxias, estrellas y planetas que vemos a nuestro alrededor hoy. Nuestros descubrimientos sondean un tiempo temprano en el Universo que se superpone con el tiempo que esperamos ver las primeras estrellas ".
Fuentes: Observatorio Keck, Naturaleza
