Simulasi resolusi tinggi dari galaksi yang menampung supernova super-bercahaya dan lingkungannya yang kacau di alam semesta awal. Kredit: Adrian Malec dan Marie Martig (Universitas Swinburne)
Beberapa bintang paling awal berukuran besar dan berumur pendek, ditakdirkan untuk mengakhiri hidup mereka dalam ledakan besar. Para astronom telah mendeteksi beberapa bintang yang paling awal dan paling jauh dari bintang-bintang yang meledak ini, yang disebut supernova 'super-bercahaya' - ledakan bintang 10-100 kali lebih terang daripada jenis supernova lainnya. Duo ini membuat rekor untuk supernova paling jauh yang belum terdeteksi, dan menawarkan petunjuk tentang Alam Semesta yang paling awal.
"Cahaya supernova ini berisi informasi terperinci tentang masa bayi Semesta, pada saat beberapa bintang pertama masih mengembun dari hidrogen dan helium yang dibentuk oleh Big Bang," kata Dr. Jeffrey Cooke, seorang astrofisikawan dari Universitas Teknologi Swinburne di Australia, yang timnya membuat penemuan.
Tim menggunakan kombinasi data dari Teleskop Kanada-Prancis-Hawaii dan Teleskop Keck 1, keduanya berlokasi di Hawaii.
"Jenis supernova yang kami temukan sangat langka," kata Cooke. “Faktanya, hanya satu yang ditemukan sebelum pekerjaan kami. Jenis supernova khusus ini dihasilkan dari kematian bintang yang sangat masif (sekitar 100 - 250 kali massa Matahari kita) dan meledak dengan cara yang sangat berbeda dibandingkan dengan supernova lainnya. Menemukan dan mempelajari peristiwa-peristiwa ini memberi kita contoh pengamatan untuk lebih memahami mereka dan bahan kimia yang mereka keluarkan ke Semesta ketika mereka mati. "
Supernova super-bercahaya ditemukan hanya beberapa tahun yang lalu, dan langka di alam semesta terdekat. Asal-usul mereka tidak dipahami dengan baik, tetapi sebagian kecil dari mereka diperkirakan terjadi ketika bintang yang sangat masif, 150 hingga 250 kali lebih masif dari Matahari, mengalami ledakan nuklir yang dipicu oleh konversi foton menjadi pasangan elektron-positron. Proses ini benar-benar berbeda dibandingkan dengan semua jenis supernova lainnya. Peristiwa semacam itu diharapkan terjadi lebih sering di alam semesta awal, ketika bintang masif lebih umum.
Ini, dan kecerahan ekstrim dari peristiwa-peristiwa ini, mendorong Cooke dan rekannya untuk mencari supernova super-bercahaya pada pergeseran merah, z, lebih besar dari 2, ketika Semesta kurang dari seperempat dari usia saat ini.
"Kami menggunakan LRIS (Spektrometer Pencitraan Resolusi Rendah) pada Keck I untuk mendapatkan spektroskopi mendalam untuk mengonfirmasi pergeseran merah host dan untuk mencari emisi terlambat dari supernova," kata Cooke. “Deteksi awal ditemukan di bidang Deep Survey CFHT Legacy. Cahaya dari supernova tiba di Bumi 4 sampai 6 tahun yang lalu. Untuk mengkonfirmasi jarak mereka, kita perlu mendapatkan spektrum galaksi inangnya yang sangat redup karena jaraknya yang ekstrem. Bukaan besar Keck dan sensitivitas LRIS yang tinggi memungkinkan hal ini. Selain itu, beberapa supernova memiliki fitur emisi yang cukup cerah yang bertahan selama bertahun-tahun setelah meledak. Spektroskopi Keck yang dalam mampu mendeteksi garis-garis ini sebagai cara konfirmasi dan studi lebih lanjut. ”
Cooke dan rekan kerja mencari melalui volume besar Semesta pada z lebih besar dari atau sama dengan 2, dan menemukan dua supernova super-bercahaya, pada pergeseran merah 2,05 dan 3,90 - memecahkan rekor pergeseran merah supernova sebelumnya 2,36, dan menyiratkan produksi tingkat supernova super-bercahaya di pergeseran merah ini setidaknya 10 kali lebih tinggi daripada di alam semesta terdekat. Meskipun spektra dari kedua objek ini membuat tidak mungkin nenek moyang mereka berada di antara generasi bintang pertama, hasil ini menunjukkan bahwa deteksi bintang-bintang itu mungkin tidak jauh dari jangkauan kita.
Mendeteksi bintang-bintang pertama memungkinkan kita lebih memahami bintang-bintang pertama di Alam Semesta, kata Cooke.
"Tak lama setelah Big Bang, hanya ada hidrogen dan helium di Semesta," katanya. “Semua elemen lain yang kita lihat di sekitar kita saat ini, seperti karbon, oksigen, besi, dan silikon, diproduksi di inti bintang atau selama ledakan supernova. Bintang-bintang pertama yang terbentuk setelah Big Bang meletakkan kerangka kerja untuk proses panjang memperkaya Semesta yang akhirnya menghasilkan beragam galaksi, bintang, dan planet yang kita lihat di sekitar kita saat ini. Penemuan kami menyelidiki waktu awal di Semesta yang tumpang tindih dengan waktu yang kita harapkan untuk melihat bintang-bintang pertama. "
Sumber: Observatorium Keck, Alam
