Mô phỏng độ phân giải cao của một thiên hà lưu trữ siêu tân tinh siêu sáng và môi trường hỗn loạn của nó trong Vũ trụ sơ khai. Tín dụng: Adrian Malec và Marie Martig (Đại học Swinburne)
Một số ngôi sao sớm nhất có khối lượng lớn và tồn tại trong thời gian ngắn, định mệnh kết thúc cuộc đời trong những vụ nổ lớn. Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một số ngôi sao phát nổ sớm nhất và xa nhất, được gọi là sup siêu tân tinh siêu sáng - vụ nổ sao sáng hơn 10 lần 100 lần so với các loại siêu tân tinh khác. Bộ đôi này lập kỷ lục về siêu tân tinh xa nhất chưa được phát hiện và đưa ra manh mối về Vũ trụ rất sớm.
Tiến sĩ Jeffrey Cooke, một nhà vật lý thiên văn của nhà khoa học cho biết, ánh sáng của những siêu tân tinh này chứa thông tin chi tiết về thời kỳ sơ khai của Vũ trụ, vào thời điểm một số ngôi sao đầu tiên vẫn đang ngưng tụ hydro và heli được hình thành bởi Big Bang. Đại học Công nghệ Swinburne ở Úc, nhóm nghiên cứu đã thực hiện khám phá này.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kết hợp dữ liệu từ Kính viễn vọng Canada-Pháp-Hawaii và Kính thiên văn Keck 1, cả hai đều nằm ở Hawaii.
Loại siêu tân tinh mà chúng tôi tìm thấy là cực kỳ hiếm, theo Cooke. Trên thực tế, chỉ có một người được phát hiện trước công việc của chúng tôi. Loại siêu tân tinh đặc biệt này là kết quả từ cái chết của một ngôi sao rất lớn (gấp khoảng 100 - 250 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta) và phát nổ theo một cách hoàn toàn khác so với các siêu tân tinh khác. Khám phá và nghiên cứu những sự kiện này cung cấp cho chúng ta những ví dụ quan sát để hiểu rõ hơn về chúng và các hóa chất mà chúng phóng ra trong Vũ trụ khi chúng chết.
Siêu tân tinh siêu sáng được phát hiện chỉ một vài năm trước, và rất hiếm trong Vũ trụ gần đó. Nguồn gốc của chúng không được hiểu rõ, nhưng một tập hợp nhỏ trong số chúng được cho là xảy ra khi các ngôi sao cực lớn, lớn gấp 150 đến 250 lần so với Mặt trời của chúng ta, trải qua vụ nổ hạt nhân được kích hoạt bởi sự chuyển đổi các photon thành cặp electron-positron. Quá trình này hoàn toàn khác so với tất cả các loại siêu tân tinh khác. Những sự kiện như vậy dự kiến sẽ xảy ra thường xuyên hơn trong Vũ trụ ban đầu, khi những ngôi sao lớn phổ biến hơn.
Điều này, và độ sáng cực cao của những sự kiện này, đã khuyến khích Cooke và các đồng nghiệp tìm kiếm siêu tân tinh siêu sáng ở các dịch chuyển đỏ, z, lớn hơn 2, khi Vũ trụ chưa đến một phần tư tuổi hiện tại.
Chúng tôi đã sử dụng LRIS (Máy quang phổ hình ảnh độ phân giải thấp) trên Keck I để có được quang phổ sâu để xác nhận các dịch chuyển đỏ của vật chủ và tìm kiếm phát xạ thời gian trễ từ siêu tân tinh, ông Cooke nói. Các phát hiện ban đầu đã được tìm thấy trong các lĩnh vực khảo sát di sản CFHT. Ánh sáng từ siêu tân tinh đã đến đây trên Trái đất từ 4 đến 6 năm trước. Để xác nhận khoảng cách của chúng, chúng ta cần thu được một dải các thiên hà chủ của chúng rất mờ vì khoảng cách cực xa của chúng. Khẩu độ lớn của Keck và độ nhạy cao của LRIS đã làm được điều này. Ngoài ra, một số siêu tân tinh có các tính năng phát xạ đủ sáng vẫn tồn tại trong nhiều năm sau khi chúng phát nổ. Quang phổ Keck sâu có thể phát hiện những đường này như một phương tiện xác nhận và nghiên cứu thêm.
Cooke và đồng nghiệp đã tìm kiếm trong một khối lượng lớn Vũ trụ với z lớn hơn hoặc bằng 2 và tìm thấy hai siêu tân tinh siêu sáng, tại các dịch chuyển đỏ 2.05 và 3.90 - phá vỡ kỷ lục dịch chuyển siêu tân tinh 2.36 trước đó và ngụ ý sản xuất tỷ lệ siêu tân tinh siêu sáng ở các dịch chuyển đỏ này cao hơn ít nhất 10 lần so với trong Vũ trụ gần đó. Mặc dù quang phổ của hai vật thể này khiến cho các tổ tiên của chúng không nằm trong thế hệ sao đầu tiên, nhưng kết quả hiện tại cho thấy việc phát hiện những ngôi sao đó có thể không còn xa tầm với của chúng ta.
Phát hiện những ngôi sao đầu tiên cho phép chúng ta hiểu biết nhiều hơn về những ngôi sao đầu tiên trong Vũ trụ, Cooke nói.
Một thời gian ngắn sau Vụ nổ lớn, chỉ có hydro và heli trong vũ trụ, ông nói. Tất cả các yếu tố khác mà chúng ta thấy xung quanh chúng ta ngày nay, chẳng hạn như carbon, oxy, sắt và silicon, được sản xuất trong lõi của các ngôi sao hoặc trong các vụ nổ siêu tân tinh. Những ngôi sao đầu tiên hình thành sau Vụ nổ lớn tạo ra khuôn khổ cho quá trình làm giàu vũ trụ lâu dài, cuối cùng tạo ra tập hợp các thiên hà, ngôi sao và hành tinh đa dạng mà chúng ta thấy xung quanh chúng ta ngày nay. Những khám phá của chúng ta thăm dò một thời gian đầu trong Vũ trụ trùng với thời gian chúng ta mong đợi để nhìn thấy những ngôi sao đầu tiên.
Nguồn: Đài thiên văn Keck, thiên nhiên
