Simulação de alta resolução de uma galáxia que hospeda uma supernova super luminosa e seu ambiente caótico no início do Universo. Crédito: Adrian Malec e Marie Martig (Swinburne University)
Algumas das estrelas mais antigas eram maciças e de vida curta, destinadas a acabar com suas vidas em grandes explosões. Os astrônomos detectaram algumas das primeiras e mais distantes dessas estrelas explosivas, chamadas supernovas 'super-luminosas' - explosões estelares 10 a 100 vezes mais brilhantes que outros tipos de supernovas. A dupla estabelece um recorde para a supernova mais distante já detectada e oferece pistas sobre o Universo primitivo.
"A luz dessas supernovas contém informações detalhadas sobre a infância do Universo, no momento em que algumas das primeiras estrelas ainda estão condensando-se no hidrogênio e hélio formado pelo Big Bang", disse o Dr. Jeffrey Cooke, astrofísico da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália, cuja equipe fez a descoberta.
A equipe usou uma combinação de dados do telescópio Canadá-França-Havaí e do telescópio Keck 1, ambos localizados no Havaí.
"O tipo de supernova que encontramos é extremamente raro", disse Cooke. “De fato, apenas um foi descoberto antes do nosso trabalho. Esse tipo específico de supernova resulta da morte de uma estrela muito massiva (cerca de 100 - 250 vezes a massa do nosso Sol) e explode de uma maneira completamente diferente em comparação com outras supernovas. Descobrir e estudar esses eventos nos fornece exemplos observacionais para melhor entendê-los e os produtos químicos que eles ejetam no Universo quando morrem. ”
As supernovas super luminosas foram descobertas há apenas alguns anos e são raras no universo próximo. Suas origens não são bem compreendidas, mas acredita-se que um pequeno subconjunto delas ocorra quando estrelas extremamente massivas, 150 a 250 vezes mais massivas que o nosso Sol, sofrem uma explosão nuclear desencadeada pela conversão de fótons em pares elétron-pósitron. Esse processo é completamente diferente em comparação com todos os outros tipos de supernovas. Espera-se que esses eventos tenham ocorrido com mais frequência no Universo primitivo, quando estrelas massivas eram mais comuns.
Isso, e o brilho extremo desses eventos, incentivaram Cooke e seus colegas a procurar supernovas super luminosas em turnos de vermelho, z, maiores que 2, quando o Universo tinha menos de um quarto de sua idade atual.
"Usamos o LRIS (espectrômetro de imagem de baixa resolução) no Keck I para obter a espectroscopia profunda para confirmar os desvios de vermelho do host e procurar emissões de super-novas das supernovas", disse Cooke. “As detecções iniciais foram encontradas nos campos Profundos da Pesquisa Legada da CFHT. A luz das supernovas chegou aqui na Terra há 4 a 6 anos. Para confirmar suas distâncias, precisamos obter um espectro de galáxias hospedeiras muito fracas por causa de sua distância extrema. A grande abertura do Keck e a alta sensibilidade do LRIS tornaram isso possível. Além disso, algumas supernovas têm recursos de emissão suficientemente brilhantes que persistem por anos após explodirem. A espectroscopia profunda Keck é capaz de detectar essas linhas como mais um meio de confirmação e estudo. ”
Cooke e colegas de trabalho pesquisaram um grande volume do Universo em z maior ou igual a 2 e encontraram duas supernovas super luminosas, nos desvios de vermelho de 2,05 e 3,90 - quebrando o recorde anterior de desvio de vermelho de supernova de 2,36 e implicando uma produção taxa de supernovas super luminosas nesses redshifts pelo menos 10 vezes mais altas do que no universo próximo. Embora os espectros desses dois objetos tornem improvável que seus progenitores estejam entre a primeira geração de estrelas, os resultados atuais sugerem que a detecção dessas estrelas pode não estar longe de nosso alcance.
Detectar as primeiras estrelas nos permite uma compreensão muito maior das primeiras estrelas do Universo, disse Cooke.
"Logo após o Big Bang, havia apenas hidrogênio e hélio no Universo", disse ele. “Todos os outros elementos que vemos ao nosso redor hoje, como carbono, oxigênio, ferro e silício, foram fabricados nos núcleos das estrelas ou durante explosões de supernovas. As primeiras estrelas a se formarem após o Big Bang estabeleceram a estrutura para o longo processo de enriquecimento do Universo que finalmente produziu o conjunto diversificado de galáxias, estrelas e planetas que vemos ao nosso redor hoje. Nossas descobertas sondam um tempo no Universo que se sobrepõe ao tempo que esperamos ver as primeiras estrelas. ”
Fontes: Observatório Keck, Natureza
