Simulasi resolusi tinggi galaksi yang menganjurkan supernova super bercahaya dan persekitarannya yang kacau di awal Alam Semesta. Kredit: Adrian Malec dan Marie Martig (Swinburne University)
Beberapa bintang terawal adalah besar dan berumur pendek, ditakdirkan untuk mengakhiri nyawa mereka dalam letupan besar. Ahli astronomi telah mengesan beberapa bintang yang paling awal dan paling jauh yang meletup ini, yang disebut supernova ‘super bercahaya’ - letupan bintang 10–100 kali lebih terang daripada jenis supernova yang lain. Duo ini menetapkan rekod untuk supernova paling jauh yang belum dapat dikesan, dan menawarkan petunjuk mengenai Alam Semesta yang sangat awal.
"Cahaya supernova ini mengandungi maklumat terperinci mengenai masa awal alam semesta, pada saat beberapa bintang pertama masih terkondensasi keluar dari hidrogen dan helium yang dibentuk oleh Big Bang," kata Dr Jeffrey Cooke, ahli astrofizik dari Swinburne University of Technology di Australia, yang pasukannya membuat penemuan itu.
Pasukan ini menggunakan gabungan data dari Teleskop Kanada-Perancis-Hawaii dan Teleskop Keck 1, kedua-duanya terletak di Hawaii.
"Jenis supernova yang kami temui sangat jarang berlaku," kata Cooke. "Sebenarnya, hanya satu yang ditemukan sebelum pekerjaan kami. Jenis supernova ini berpunca dari kematian bintang yang sangat besar (kira-kira 100 - 250 kali jisim Matahari kita) dan meletup dengan cara yang sama sekali berbeza dengan supernova yang lain. Menemui dan mempelajari peristiwa-peristiwa ini memberi kita contoh pemerhatian untuk lebih memahami mereka dan bahan kimia yang mereka keluarkan ke Alam Semesta ketika mereka mati.
Supernova bercahaya ditemui hanya beberapa tahun yang lalu, dan jarang ditemui di Alam Semesta yang berdekatan. Asal-usulnya tidak difahami dengan baik, tetapi sebagian kecil daripadanya dianggap berlaku ketika bintang-bintang yang sangat besar, 150 hingga 250 kali lebih besar daripada Matahari kita, mengalami letupan nuklear yang dipicu oleh penukaran foton menjadi pasangan elektron-positron. Proses ini sama sekali berbeza dengan semua jenis supernova lain. Kejadian seperti ini diharapkan lebih kerap berlaku di awal Alam Semesta, ketika bintang-bintang besar lebih biasa.
Ini, dan kecerahan yang melampau dari peristiwa-peristiwa ini, mendorong Cooke dan rakan-rakannya untuk mencari supernova super terang pada pergeseran merah, z, lebih besar dari 2, ketika Alam Semesta kurang dari satu perempat dari zaman sekarang.
"Kami menggunakan LRIS (Spectrometer Pengimejan Resolusi Rendah) di Keck I untuk mendapatkan spektroskopi mendalam untuk mengesahkan peralihan merah tuan rumah dan mencari pelepasan lewat dari supernova," kata Cooke. "Pengesanan awal dijumpai di ladang CFHT Legacy Survey Deep. Cahaya dari supernova tiba di Bumi 4 hingga 6 tahun yang lalu. Untuk mengesahkan jarak mereka, kita perlu mendapatkan spektrum galaksi tuan rumah mereka yang sangat samar kerana jaraknya yang melampau. Bukaan besar Keck dan kepekaan tinggi LRIS memungkinkan ini. Di samping itu, beberapa supernova mempunyai ciri pelepasan yang cukup terang yang berterusan selama bertahun-tahun setelah meletup. Spektroskopi Keck yang mendalam dapat mengesan garis-garis ini sebagai kaedah pengesahan dan kajian lebih lanjut. "
Cooke dan rakan sekerja mencari dalam jumlah besar Alam Semesta pada z lebih besar daripada atau sama dengan 2, dan menemui dua supernova super bercahaya, pada pergeseran merah 2.05 dan 3.90 - memecahkan rekod peralihan supernova sebelumnya sebanyak 2.36, dan menyiratkan pengeluaran kadar supernova super bercahaya pada pergeseran merah ini sekurang-kurangnya 10 kali lebih tinggi daripada di Alam Semesta yang berdekatan. Walaupun spektrum kedua-dua objek ini menjadikannya tidak mungkin bahawa keturunannya termasuk di antara generasi pertama bintang, hasil sekarang menunjukkan bahawa pengesanan bintang-bintang tersebut mungkin tidak jauh dari pegangan kita.
Mengesan bintang pertama membolehkan kita memahami jauh lebih banyak bintang pertama di Alam Semesta, kata Cooke.
"Tidak lama selepas Big Bang, hanya ada hidrogen dan helium di Alam Semesta," katanya. "Semua elemen lain yang kita lihat di sekitar kita hari ini, seperti karbon, oksigen, besi, dan silikon, dihasilkan di teras bintang atau semasa letupan supernova. Bintang-bintang pertama yang terbentuk setelah Big Bang meletakkan kerangka untuk proses panjang memperkaya Alam Semesta yang akhirnya menghasilkan pelbagai galaksi, bintang, dan planet yang kita lihat di sekitar kita hari ini. Penemuan kami menyelidiki waktu awal di Alam Semesta yang bertindih dengan masa yang kita harapkan untuk melihat bintang pertama. "
Sumber: Balai Cerap Keck, Alam
