Astronomové z Keck Observatory objevují supernovu raného vesmíru
Astronomové z W.M. Keck Observatory na Maunakea se podíleli na mezinárodním týmu, který objevil první nikdy dříve viděnou, prostorově rozlišenou, gravitačně čočkovanou superluminózní supernovu pomocí pozemních teleskopů.
Objekt, přezdívaný SN 2025wny, nabízí vzácný pohled na hvězdnou katastrofu z raného vesmíru a poskytuje ohromující potvrzení Einsteinovy teorie obecné relativity.
SN 2025wny se nachází tak daleko, že jeho světlo putovalo k Zemi 10 miliard let. V době, kdy k výbuchu došlo, byl vesmír teprve 4 miliardy let starý.
Obvykle by supernova na této vzdálenosti byla příliš slabá na to, aby ji bylo možné detekovat ze země. Nicméně, přední galaxie fungují jako přirozené gravitační „magnifying glass“, které zvyšuje jas supernovy o faktor 50 a dělí ji na jednotlivé, prostorově oddělené obrazy.
„Tohle je vlastní dalekohled přírody,“ říká Joel Johansson, hlavní autor z Oskar Klein Centre, Stockholmské univerzity. „Zesílení nám umožňuje studovat supernovu na vzdálenosti, kde by podrobné pozorování bylo jinak nemožné.“
Studie, vedená Stockholmskou univerzitou, byla publikována v „The Astrophysical Journal Letters“.
Jelikož každý z více čočkovaných obrazů prochází lehce odlišnou cestou kolem zasahujících galaxií, liší se jejich časy příletu. Měření těchto časových zpoždění poskytuje nezávislou metodu k určení Hubbleovy konstanty, což je rychlost, jakou se vesmír expanduje.
Hlavním nevyřešeným problémem v moderní kosmologii je Hubbleova napětí, rostoucí nesoulad mezi měřeními expanze vesmíru prováděnými z raného vesmíru ve srovnání s těmi, které pocházejí z blízkých objektů.
Rozpor naznačuje, že současný kosmologický model může být neúplný. Silně čočkované supernovy, jako je SN 2025wny, nabízejí nový, nezávislý způsob, jak měřit tuto rychlost expanze prostřednictvím časových zpoždění mezi čočkovanými obrazy, což pomáhá určit, zda napětí odráží novou fyziku nebo omezení v existujících metodách.
„Čočkovaná supernova s více, dobře rozlišenými obrazy poskytuje jeden z nejčistších způsobů, jak měřit rychlost expanze vesmíru,“ uvedl Ariel Goobar z Oskar Klein Centre. „SN 2025wny je důležitým krokem k vyřešení jednoho z nejvýznamnějších výzev kosmologie.“
Superluminózní supernovy jsou extrémně jasné, vzácné výbuchy. SN 2025wny vyniká i v této elitní kategorii: Její rané ultrafialové světlo, roztáhnuté do optických vlnových délek kosmickou expanzí, odhalilo výjimečně horkou, zářivou událost.
Intenzivní jas supernovy osvětluje její mateřskou galaxii, což astronomům umožnilo identifikovat úzké absorpční čáry z prvků jako uhlík, železo a křemík. Tyto otisky naznačují nízkometalickou, hvězdotvornou trpasličí galaxii — přesně ten typ prostředí, o kterém se předpokládá, že produkuje superluminózní supernovy během mladosti vesmíru.
Objev závisel na řadě špičkových observatoří, které spolupracovaly na vědeckých průlomech. Zwicky Transient Facility (ZTF) v Palomar Observatory v Kalifornii poprvé zaznamenala výbuch během své noční kontroly oblohy.
Nordic Optical Telescope na La Palmě na Kanárských ostrovech poskytl ranou spektroskopii transientu. Liverpool Telescope, rovněž na La Palmě, poskytl čtyři oddělené obrazy SN 2025wny, a Keck Observatory nakonec poskytla rozhodující spektra, která potvrdila typ supernovy i její extrémní vzdálenost.
Yu-Jing Qin, postdoktorand na Kalifornském technologickém institutu (Caltech), vedl sérii spektroskopických pozorování pomocí Keck Observatory’s Low Resolution Imaging Spectrometer, zaměřujíc se na jednotlivé obrazy supernovy a lesknoucí galaxie.
Keckova spektra odhalila les národních absorpčních čar z mateřské galaxie supernovy — otisky prvků jako uhlík, železo a křemík — které pevně určili červený posun a povahu události.
„Spektrum pořízené s Low Resolution Imaging Spectrometer poskytuje nejpřesvědčivější měření její vzdálenosti/červeného posunu a přesně určuje její klasifikaci jako superluminózní supernovu, což je vzácná podskupina,“ řekl Qin. „Byli jsme skutečně ohromeni kvalitou dat a usilujeme o další pozorování pomocí jiných Keckových přístrojů.“
Tato rychlá pozorování byla umožněna díky politice Keck Observatory o cílové příležitosti, která umožňuje vědcům požádat o okamžitý přístup k krátkodobým kosmickým událostem.
„Vždy je vzrušující dostat žádost o velmi rychlou reakci na přechodnou událost, jako je tato,“ říká John O’Meara, hlavní vědec a zástupce ředitele Keck Observatory. „Keck byl připraven reagovat a jsme rádi, že jsme mohli přispět a účastnit se tohoto průlomu.“
SN 2025wny dokazuje, že silně čočkované supernovy na velmi vysokých červených posunech lze objevit a rozlíšit pomocí dnešních průzkumů — klíčový důkaz konceptu před očekávaným dědictvím observatoře Vera C. Rubin, které by mělo odhalit stovky dalších.
Pokračující pozorování s Hubbleovým teleskopem a teleskopem Jamese Webba již probíhají. Tato data zpřesní model gravitační čočky, mapují více obrazů s výjimečnou přesností a nakonec měří časová zpoždění potřebná pro nové, nezávislé určení Hubbleovy konstanty.
Extraordinární zesílení také nabízí bezprecedentní pohled na to, jak tak extrémní výbuchy fungují a jak hvězdy vyvíjely v raném vesmíru.
