Astronomové z W. M. Keck Observatory na Maunakea byli součástí mezinárodního týmu, který objevil první prostorově rozlišenou, gravitačně čočkovou, superluminózní supernovu pomocí pozemních teleskopů.
Objekt, označený jako SN 2025wny, poskytuje vzácný pohled na hvězdnou katastrofu z raného vesmíru a představuje výrazné potvrzení teorie obecné relativity Alberta Einsteina.
SN 2025wny leží tak daleko, že jeho světlo putovalo na Zemi 10 miliard let. V době výbuchu byl vesmír pouze 4 miliardy let starý.
Obvykle by byla supernova této vzdálenosti příliš slabá na to, aby byla detekována ze země. Nicméně přední galaxie fungují jako přirozená gravitační „objektiv“, které zvyšují jasnost supernovy padesátinásobně a rozdělují ji na odlišné, prostorově oddělené obrazy.
“To je teleskop od přírody,” řekl Joel Johansson, hlavní autor z Oskar Klein Centre, Stockholm University. “Zvětšení nám umožňuje studovat supernovu na vzdálenosti, kde by podrobné pozorování jinak nebylo možné.”
Studie, vedená Stockholm University, byla publikována v „The Astrophysical Journal Letters“.
Jelikož každý z více čočkovaných obrazů prochází kolem intervenujících galaxií mírně odlišnou cestou, liší se i jejich časy příletu. Měření těchto časových zpoždění poskytuje nezávislou metodu pro určení Hubbleovy konstanty, což je rychlost, s jakou se vesmír rozpíná.
Hlavním nevyřešeným problémem moderní kosmologie je tzv. Hubbleova napětí, což je rostoucí nesoulad mezi měřeními rychlosti rozpínání vesmíru z raného vesmíru a těmi, které byly provedeny na blízkých objektech.
Toto nesoulad naznačuje, že současný kosmologický model může být neúplný. Silně čočkované supernovy, jako je SN 2025wny, nabízejí nový, nezávislý způsob měření této rychlosti rozpínání díky časovým zpožděním mezi čočkovanými obrazy, což pomáhá stanovit, zda napětí odráží nové fyzikální zákony nebo omezení existujících metod.
„Čočkovaná supernova s více dobře rozlišenými obrazy poskytuje jeden z nejčistších způsobů, jak měřit rychlost expanze vesmíru,“ řekl Ariel Goobar z Oskar Klein Centre. „SN 2025wny je důležitým krokem k vyřešení jednoho z nejvýznamnějších výzev kosmologie.“
Superluminózní supernovy jsou mimořádně jasné a vzácné exploze. SN 2025wny se vyčnívá i v této elitní kategorii: Jeho rané ultrafialové světlo, které bylo díky kosmickému rozšiřování natáhnuto do optických vlnových délek, odhalilo výjimečně horkou a jasnou událost.
Intenzivní jasnost supernovy osvětlila její mateřskou galaxii, což astronomům umožnilo identifikovat úzké absorpční čáry z prvků, jako je uhlík, železo a křemík. Tyto otisky vedou k nízkometalické, hvězdotvorné trpasličí galaxii—přesně takovému prostředí, o kterém se domnívá, že produkuje superluminózní supernovy během mládí vesmíru.
Objev závisel na řetězci špičkových observatoří, které spolupracovaly na vědeckých průlomech. Zwicky Transient Facility (ZTF) na Palomar Observatory v Kalifornii poprvé detekovala výbuch během svého nočního monitorování oblohy.
Nordic Optical Telescope na La Palma v Kanárských ostrovech poskytl ranou spektroskopii transientu. Liverpool Telescope, také na La Palma, přinesl čtyři samostatné obrazy SN 2025wny, a Keck Observatory nakonec poskytla rozhodující spektra, která potvrdila jak typ supernovy, tak její extrémní vzdálenost.
Yu-Jing Qin, postdoktorand na Kalifornském technologickém institutu (Caltech), vedl sérii spektroskopických pozorování pomocí Low Resolution Imaging Spectrometer v Keck Observatory, zaměřujíc se na jednotlivé obrazy supernovy a čočkované galaxie.
Spektra z Keck odhalila les nároků úzkých absorpčních čar z mateřské galaxie supernovy—otisky prvků jako uhlík, železo a křemík—což určilo červený posun a povahu události.
„Spektrum pořízené pomocí Low Resolution Imaging Spectrometer poskytuje nejpřesvědčivější měření jeho vzdálenosti/červeného posunu a přesně určuje jeho klasifikaci jako superluminózní supernovy, což je vzácná podskupina,“ řekl Qin. „Opravdu nás ohromila kvalita dat a usilujeme o další pozorování pomocí dalších přístrojů Keck.“
Tato rychlá pozorování byla umožněna politikou Keck Observatory o cílech příležitosti, která vědcům umožňuje požádat o okamžitý přístup k krátkodobým kosmickým událostem.
„Vždy je vzrušující dostat žádost o velmi rychlou reakci na takovou transientní událost,“ řekl John O’Meara, hlavní vědec a zástupce ředitele Keck Observatory. „Keck byl připraven reagovat a byli jsme rádi, že jsme mohli přispět a podílet se na tomto průlomu.“
SN 2025wny demonstruje, že silně čočkované supernovy při velmi vysokých červených posunech mohou být odhaleny a rozlišeny s pomocí dnešních průzkumů—což je zásadní důkaz koncepce před očekávaným Legacy Survey of Space and Time na observatoři Vera C. Rubin, která by měla odhalit stovky dalších.
Další pozorování pomocí Hubbleova teleskopu a teleskopu Jamesa Webba již probíhají. Tato data upřesní gravitační čočkový model, mapují více obrazů s výjimečnou přesností a nakonec změří časová zpoždění potřebná k novému, nezávislému určení Hubbleovy konstanty.
Extraordinární zvětšení také nabízí bezprecedentní pohled na to, jak takové extrémní exploze fungují a jak se hvězdy vyvíjely v raném vesmíru.
