Superluminous supernova markerer en stjernes død ved kosmisk højmiddag

En massiv stjernes død i en fjern galakse for 10 milliarder år siden skabte en sjælden superluminous supernova, som astronomer siger er en af ​​de fjerneste, der nogensinde er blevet opdaget. Den strålende eksplosion, mere end tre gange så lysstærk som de 100 milliarder stjerner i vores Mælkevejsgalakse tilsammen, skete omkring 3,5 milliarder år efter big bang i en periode kendt som "kosmisk højmiddag, " da hastigheden af ​​stjernedannelse i universet nåede sit højdepunkt.

Superluminous supernovaer er 10 til 100 gange lysere end en typisk supernova som følge af kollaps af en massiv stjerne. Men astronomer ved stadig ikke præcis, hvilke slags stjerner der giver anledning til deres ekstreme lysstyrke, eller hvilke fysiske processer der er involveret.

Supernovaen kendt som DES15E2mlf er usædvanlig selv blandt det lille antal superluminous supernovaer, astronomer har opdaget indtil videre. Det blev oprindeligt opdaget i november 2015 af Dark Energy Survey (DES) samarbejdet ved hjælp af Blanco 4-meter teleskopet ved Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile. Opfølgende observationer for at måle afstanden og opnå detaljerede spektre af supernovaen blev udført med Gemini Multi-Object Spectrograph på det 8-meter Gemini South teleskop.

Undersøgelsen blev ledet af UC Santa Cruz-astronomerne Yen-Chen Pan og Ryan Foley som en del af et internationalt team af DES-samarbejdspartnere. Forskerne rapporterede deres resultater i et papir offentliggjort den 21. juli i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

De nye observationer kan give fingerpeg om karakteren af ​​stjerner og galakser under topstjernedannelse. Supernovaer er vigtige i galaksernes udvikling, fordi deres eksplosioner beriger den interstellare gas, hvorfra nye stjerner dannes, med grundstoffer, der er tungere end helium (som astronomer kalder "metaller").

"Det er vigtigt simpelthen at vide, at meget massive stjerner eksploderede på det tidspunkt, " sagde Foley, en assisterende professor i astronomi og astrofysik ved UC Santa Cruz. "Det, vi virkelig ønsker at vide, er den relative hastighed af superluminous supernovaer til normale supernovaer, men vi kan endnu ikke foretage den sammenligning, fordi normale supernovaer er for svage til at se på den afstand. Så vi ved ikke, om denne atypiske supernova fortæller os noget særligt om dengang for 10 milliarder år siden."

Tidligere observationer af superluminous supernovaer fandt, at de typisk opholder sig i lavmasse- eller dværggalakser, som har tendens til at være mindre beriget med metaller end mere massive galakser. Værtsgalaksen DES15E2mlf, imidlertid, er en ret massiv, normal udseende galakse.

"Den nuværende idé er, at et miljø med lavt metalindhold er vigtigt for at skabe superluminous supernovaer, og det er derfor, de har en tendens til at forekomme i galakser med lav masse, men DES15E2mlf er i en relativt massiv galakse sammenlignet med den typiske værtsgalakse for superluminøse supernovaer, "sagde Pan, en postdoktor ved UC Santa Cruz og første forfatter af papiret.

Foley forklarede, at stjerner med færre tunge grundstoffer bevarer en større del af deres masse, når de dør, hvilket kan forårsage en større eksplosion, når stjernen opbruger sin brændstofforsyning og kollapser.

"Vi ved, at metallicitet påvirker en stjernes liv, og hvordan den dør, så at finde denne superluminøse supernova i en galakse af højere masse går imod den nuværende tankegang, " sagde Foley. "Men vi kigger så langt tilbage i tiden, denne galakse ville have haft mindre tid til at skabe metaller, så det kan være, at på disse tidligere tidspunkter i universets historie, selv højmassegalakser havde lavt nok metalindhold til at skabe disse ekstraordinære stjerneeksplosioner. På et tidspunkt, Mælkevejen havde også disse forhold og kunne også have produceret mange af disse eksplosioner."

"Selvom der er mange gåder tilbage, evnen til at observere disse usædvanlige supernovaer på så store afstande giver værdifuld information om de mest massive stjerner og om en vigtig periode i galaksernes udvikling, " sagde Mat Smith, en postdoc-forsker ved University of Southampton. Dark Energy Survey har opdaget en række superluminous supernovaer og fortsætter med at se fjernere kosmiske eksplosioner, der afslører, hvordan stjerner eksploderede under den stærkeste periode med stjernedannelse.