Lys fra en supernova som ble sendt ut bare seks timer etter den første stjerneeksplosjonen har blitt observert sammen med lys som ble sendt ut to og åtte dager senere. Observasjonen ble gjort av et internasjonalt team ved hjelp av Hubble Space Telescope (HST). Supernovaen er også kjent for å ha skjedd for rundt 11.5 milliarder år siden da universet var i sin relative spede begynnelse. Det svake lyset kunne bare sees på grunn av gravitasjonslinseeffekten til en galakse som ligger mellom Jorden og supernovaen.
Forskerne, hvis forskning er beskrevet i Natur, oppdaget supernovaen i arkivbilder fra HST. Lys fra supernovaen ble gravitasjonslinset av den galaktiske klyngen Abell 370, noe som førte til at den dukket opp tre ganger i det samme bildet. Supernovaen fant sted i en dverggalakse bak Abell 370.
"Vi fant en fjern supernovaeksplosjon i et enkelt øyeblikksbilde av NASAs HST som viser tre forskjellige øyeblikk i det tidlige stadiet av eksplosjonen," sier Wenlei Chen, hovedforfatter av Natur papir som er basert ved University of Minnesota i USA. Han forteller Physics World, "Kjernekollaps supernovaer som denne markerer døden til massive stjerner, som er kortvarige fordi de brenner opp raskt sammenlignet med stjerner med mindre masse.»
Rød superkjempe
Da stjernens kjerne eksploderte, utløste en sjokkbølge som varmet opp den ytre delen av stjernen, noe som fikk den til å utvide seg og avkjøles underveis. Dette gir opphav til en lyskurve (hvordan en stjernes lysstyrke endres over tid) med en distinkt form som avhenger av størrelsen på stjernen som eksploderte. Fra dette anslår teamet at radiusen til stamstjernen var rundt 530 ganger større enn solens, en størrelse som stemmer overens med en rød superkjempe. Den betydelige rødforskyvningen av stjernens lyskurve betyr at universet bare var 2.2 milliarder år gammelt da supernovaen skjedde.
"Dette er første gang forskere har vært i stand til å måle størrelsen på en døende superkjempestjerne slik den var for mer enn 10 milliarder år siden, forklarer Chen. "Vanligvis er fjerne supernovaer for svake til å bli oppdaget og identifisert ved bruk av eksisterende teleskoper."
Teammedlem Jose Maria Diego fra Spanias Instituto de Física de Cantabria forklarer hvorfor denne påvisningen er så betydelig. "Det som gjør denne supernovaen spesiell er at vi er vitne til de første øyeblikkene etter eksplosjonen," sa Diego Fysikkverden. "Supernovaer finnes også normalt mye nærmere oss. Denne er kanskje blant topp fem eller så fjerneste supernovaer som noen gang er observert.»
Diego påpeker også at disse typene kjernekollaps-supernovaer omtales som "standardlys" av astronomer fordi lyskurvene deres er så veldefinerte at de kan brukes til å måle kosmiske avstander. Dette betyr at å finne flere tidlige eksempler som dette kan hjelpe til med å teste modeller for kosmisk evolusjon.
Einsteins teori
Faktisk er denne supernovaen bare synlig på grunn av et gravitasjonsfenomen som oppstår fra Albert Einsteins generelle relativitetsteori fra 1915. Teorien sier at et massivt objekt som en galakse forårsaker en betydelig deformasjon i nærliggende rom-tid, og denne deformasjonen vil bøye banen til lys som passerer nær galaksen.
Som et resultat kan en galakse fungere som en gravitasjonslinse som kan fokusere lys fra en fjern stjerne mot jorden, og gi astronomene et forstørret syn på stjernen. En gravitasjonslinse kan også lage flere bilder av den samme stjernen som er atskilt i rommet.
Det massive linseobjektet som er ansvarlig for å få den fjerne supernovaen til å dukke opp tre ganger på Hubble-bildet, er den galaktiske klyngen Abell 370, som befinner seg nesten 5 milliarder lysår fra Jorden i stjernebildet Cetus.
Tidsrekkefølge
Lyset i hvert av de tre bildene tok forskjellige veier til jorden, og disse banene var av forskjellige lengder. Det betyr at bildene viser stjernen i en sekvens på tre forskjellige tidspunkter innen åtte dager etter eksplosjonen.
Gravitasjonslinser skaper "Einsteins kors" av fjern supernova
"Det faktum at et av bildene tilsvarer bare noen få timer etter eksplosjonen er en bemerkelsesverdig oppdagelse," legger Diego til. "Vi ser vanligvis supernovaer dager eller uker etter at de eksploderer. Bare supernovaer som eksploderte i nærheten av oss har blitt observert timer etter eksplosjonen. Vi har aldri før sett en tidlig supernova på denne avstanden.»
Chen sier at teamet planlegger å bruke James Webb-romteleskopet til å undersøke supernovaen videre og for å søke etter flere gravitasjonslinsede supernovaer i det tidlige universet. Han legger til at oppdagelse av fjernere kjernekollaps-supernovaer burde gjøre det mulig for astronomer å få en bedre forståelse av stjernedannelse i det tidlige universet.
