En massiv explosion från en tidigare okänd källa - 10 gånger mer energisk än en supernova - kan vara svaret på ett 13 miljarder år gammalt Vintergatans mysterium.

Astronomer ledda av David Yong, Gary Da Costa och Chiaki Kobayashi från Australiens ARC Center of Excellence in All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D) baserat vid Australian National University (ANU) har potentiellt upptäckt de första bevisen på förstörelsen av en kollapsad snabbt snurrande stjärna – ett fenomen de beskriver som en "magneto-rotationshypernova".

Den tidigare okända typen av katastrof – som inträffade knappt en miljard år efter Big Bang – är den mest troliga förklaringen till förekomsten av ovanligt höga mängder av vissa grundämnen som upptäckts i en annan extremt gammal och "primitiv" Vintergatans stjärna.

Den stjärnan, känd som SMSS J200322.54-114203.3, innehåller större mängder metallelement, inklusive zink, uran, europium och möjligen guld, än andra i samma ålder.

Neutronstjärnans sammanslagningar - de accepterade källorna till det material som behövs för att skapa dem - är inte tillräckligt för att förklara deras närvaro.

Astronomerna beräknar att endast den våldsamma kollapsen av en mycket tidig stjärna – förstärkt av snabb rotation och närvaron av ett starkt magnetfält – kan förklara de ytterligare neutroner som krävs.

Forskningen publiceras idag i tidskriften Natur .

"Stjärnan vi tittar på har ett järn-till-väte-förhållande ungefär 3000 gånger lägre än solen - vilket betyder att det är en mycket sällsynt stjärna:det vi kallar en extremt metallfattig stjärna, " sa Dr Yong, som är baserad på ANU.

"Dock, det faktum att det innehåller mycket större mängder än förväntat av vissa tyngre grundämnen gör att det är ännu sällsyntare - en riktig nål i en höstack."

De första stjärnorna i universum var nästan helt gjorda av väte och helium. I längden, de kollapsade och exploderade, förvandlas till neutronstjärnor eller svarta hål, producerar tyngre grundämnen som införlivades i små mängder i nästa generation av stjärnor – de äldsta som fortfarande existerar.

Hastigheter och energier för dessa stjärndödsfall har blivit välkända de senaste åren, så mängden tunga grundämnen de producerar är väl beräknad. Och, för SMSS J200322.54-114203.3, summorna går helt enkelt inte ihop.

"De extra mängderna av dessa element måste komma någonstans ifrån, " sa docent Chiaki Kobayashi från University of Hertfordshire, STORBRITANNIEN.

"Vi hittar nu observationsbevis för första gången som direkt indikerar att det fanns en annan typ av hypernova som producerade alla stabila grundämnen i det periodiska systemet på en gång - en kärnkollapsexplosion av en snabbt snurrande starkt magnetiserad massiv stjärna. Det är det enda som förklarar resultaten."

Hypernovor har varit kända sedan slutet av 1990-talet. Dock, detta är första gången en som kombinerar både snabb rotation och stark magnetism har upptäckts.

"Det är en explosiv död för stjärnan, ", sa Dr Yong. "Vi beräknar att J200322.54-114203.3 för 13 miljarder år sedan bildades ur en kemisk soppa som innehöll resterna av denna typ av hypernova. Ingen har någonsin hittat det här fenomenet tidigare."

J200322.54-114203.3 ligger 7500 ljusår från solen, och kretsar i Vintergatans halo.

En annan medförfattare, Nobelpristagaren och ANU:s vicekansler professor Brian Schmidt, Lagt till, "Det höga zinkförrådet är en tydlig markör för en hypernova, en mycket energisk supernova."

Chef för First Stars-teamet i ASTRO 3D, Professor Gary Da Costa från ANU, förklarade att stjärnan först identifierades av ett projekt som kallas SkyMapper-undersökningen av den södra himlen.

"Stjärnan identifierades först som extremt metallfattig med SkyMapper och ANU 2,3 m-teleskopet vid Siding Spring Observatory i västra NSW, ", sade han. "Detaljerade observationer erhölls sedan med European Southern Observatory 8m Very Large Telescope i Chile."

ASTRO 3D-regissör, Professor Lisa Kewley, kommenterade:"Detta är en extremt viktig upptäckt som avslöjar en ny väg för bildandet av tunga element i spädbarnsuniversum."

Andra medlemmar av forskargruppen är baserade vid Massachusetts Institute of Technology i USA, Stockholms universitet i Sverige, Max Planck Institute for Astrophysics i Tyskland, Italiens Istituto Nazionale di Astrofisica, och Australiens University of New South Wales.