En massiv stjärnas död i en avlägsen galax för 10 miljarder år sedan skapade en sällsynt superluminös supernova som astronomer säger är en av de mest avlägsna som någonsin upptäckts. Den lysande explosionen, mer än tre gånger så ljus som 100 miljarder stjärnor i vår Vintergatans galax tillsammans, inträffade cirka 3,5 miljarder år efter big bang vid en period som kallas "kosmisk högmiddag, "när stjärnbildningen i universum nådde sin topp.

Superluminösa supernovor är 10 till 100 gånger ljusare än en typisk supernova till följd av en massiv stjärnas kollaps. Men astronomer vet fortfarande inte exakt vilka typer av stjärnor som ger upphov till deras extrema ljusstyrka eller vilka fysiska processer som är involverade.

Supernova som kallas DES15E2mlf är ovanlig även bland det lilla antalet superlumina supernovor som astronomer hittat hittills. Det upptäcktes ursprungligen i november 2015 av Dark Energy Survey (DES) -samarbetet med Blanco 4-meters teleskop vid Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile. Uppföljningsobservationer för att mäta avståndet och få detaljerade spektra av supernova utfördes med Gemini Multi-Object Spectrograph på 8-meters Gemini South-teleskopet.

Undersökningen leddes av UC Santa Cruz-astronomerna Yen-Chen Pan och Ryan Foley som en del av ett internationellt team av DES-samarbetspartners. Forskarna rapporterade sina fynd i en artikel publicerad 21 juli i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

De nya observationerna kan ge ledtrådar till stjärnornas och galaxernas natur under toppstjärnbildning. Supernovor är viktiga i utvecklingen av galaxer eftersom deras explosioner berikar den interstellära gasen från vilken nya stjärnor bildas med element som är tyngre än helium (som astronomer kallar "metaller").

"Det är helt enkelt viktigt att veta att mycket massiva stjärnor exploderade vid den tiden, sa Foley, en biträdande professor i astronomi och astrofysik vid UC Santa Cruz. "Det vi verkligen vill veta är den relativa frekvensen av superluminösa supernovor till normala supernovor, men vi kan ännu inte göra den jämförelsen eftersom normala supernovor är för svaga för att se på det avståndet. Så vi vet inte om denna atypiska supernova berättar något speciellt om den tiden för 10 miljarder år sedan. "

Tidigare observationer av superluminösa supernovor fann att de vanligtvis finns i galaxer med låg massa eller dvärg, som tenderar att vara mindre berikade i metaller än mer massiva galaxer. Värdgalaxen för DES15E2mlf, dock, är en ganska massiv, normalstor galax.

"Den nuvarande tanken är att en lågmetallmiljö är viktig för att skapa superluminösa supernovor, och det är därför de tenderar att förekomma i galaxer med låg massa, men DES15E2mlf befinner sig i en relativt massiv galax jämfört med den typiska värdgalaxen för superluminösa supernovor, "sa Pan, en postdoktor vid UC Santa Cruz och första författare till uppsatsen.

Foley förklarade att stjärnor med färre tunga element behåller en större bråkdel av sin massa när de dör, vilket kan orsaka en större explosion när stjärnan tar slut på sin bränsletillförsel och kollapsar.

"Vi vet att metalliciteten påverkar en stjärnas liv och hur den dör, så att hitta denna superluminösa supernova i en galax med högre massa går emot det nuvarande tänkandet, "Sade Foley." Men vi ser så långt tillbaka i tiden, denna galax skulle ha haft mindre tid att skapa metaller, så det kan vara så att vid dessa tidigare tider i universums historia, även högmassagalaxer hade tillräckligt lågt metallinnehåll för att skapa dessa extraordinära stjärnexplosioner. Vid något tillfälle, Vintergatan hade också dessa förhållanden och kan också ha producerat många av dessa explosioner. "

"Även om många pussel återstår, förmågan att observera dessa ovanliga supernovor på så stora avstånd ger värdefull information om de mest massiva stjärnorna och om en viktig period i utvecklingen av galaxer, "sa Mat Smith, en postdoktor vid University of Southampton. The Dark Energy Survey har upptäckt ett antal superluminösa supernovor och fortsätter att se mer avlägsna kosmiska explosioner som avslöjar hur stjärnor exploderade under den starkaste perioden av stjärnbildning.