Astronomen van het W.M. Keck Observatory op Maunakea maakten deel uit van een internationaal team dat de allereerste ruimtelijk opgeloste, kwantum-gelensde, superluminous supernova ontdekte door middel van grondgebaseerde telescopen. Het object, genaamd SN 2025wny, biedt een zeldzame kijk op een sterrencataclysme uit het vroege universum en biedt een opvallende bevestiging van Albert Einstein’s theorie van de algemene relativiteit.
SN 2025wny bevindt zich zo ver weg dat zijn licht 10 miljard jaar heeft gereisd om de aarde te bereiken. Het universum was slechts 4 miljard jaar oud toen de explosie plaatsvond. Normaal gesproken zou een supernova op deze afstand veel te zwak zijn om vanaf de aarde te detecteren. Voorgrond-galaxies fungeren echter als een natuurlijke zwaartekracht “vergrootglas”, waardoor de helderheid van de supernova met een factor 50 toeneemt en het in verschillende, ruimtelijk gescheiden beelden wordt opgesplitst.
“Dit is het telescoop van de natuur,” zei Joel Johansson, de hoofdschrijver van het Oskar Klein Centre aan de Universiteit van Stockholm. “De vergroting stelt ons in staat om een supernova te bestuderen op een afstand waar gedetailleerde waarnemingen anders onmogelijk zouden zijn.”
De studie, onder leiding van de Universiteit van Stockholm, is gepubliceerd in “The Astrophysical Journal Letters.” Omdat elk van de meerdere gelensde beelden een iets ander pad volgt rond de tussenliggende galaxies, verschillen hun aankomsttijden. Door deze tijdvertragingen te meten, krijgen wetenschappers een onafhankelijke methode om de Hubble-constante te bepalen, wat de snelheid is waarmee het universum zich uitbreidt.
Een groot onopgelost probleem in de moderne kosmologie is de Hubble-spanning, de groeiende discrepantie tussen metingen van de uitbreidingssnelheid van het universum gedaan vanuit het vroege universum versus die van nabijgelegen objecten. De onenigheid suggereert dat het huidige kosmologische model mogelijk incompleet is. Sterk gelensde supernovae zoals SN 2025wny bieden een nieuwe, onafhankelijke manier om deze uitbreidingssnelheid te meten via tijdvertraging verschillen tussen de gelensde beelden, en helpen te bepalen of de spanning nieuwe fysica of beperkingen in bestaande methoden weerspiegelt.
“Een gelensde supernova met meerdere, goed opgeloste beelden biedt een van de schoonste manieren om de uitbreidingssnelheid van het universum te meten,” zei Ariel Goobar van het Oskar Klein Centre. “SN 2025wny is een belangrijke stap in de richting van het oplossen van een van de meest significante uitdagingen in de kosmologie.”
Superluminous supernovae zijn extreem heldere, zeldzame explosies. SN 2025wny steekt zelfs uit in deze elitecategorie: Het vroege ultraviolette licht, uitgerekt in optische golflengten door kosmische expansie, onthulde een uitzonderlijk heet en schitterend evenement. De intense helderheid van de supernova verlichtte zijn gastgalaxy, waardoor astronomen smalle absorptielijnen van elementen zoals koolstof, ijzer en silicium konden identificeren. Deze vingerafdrukken wijzen op een laagmetallisch, sterrenvormend dwerggalaxy—precies het soort omgeving waarvan gedacht wordt dat het superluminous supernovae produceert tijdens de jeugd van het universum.
De ontdekking was afhankelijk van een keten van geavanceerde observatoria die samenwerkten aan wetenschappelijke doorbraken. De Zwicky Transient Facility (ZTF) bij het Palomar Observatory in California detecteerde de explosie voor het eerst tijdens zijn nachtelijke hemelmonitoring. Het Nordic Optical Telescope op La Palma, de Canarische Eilanden, zorgde voor vroege spectroscopie van de transiënt. De Liverpool Telescope, ook op La Palma, bood vier afzonderlijke beelden van SN 2025wny, en het Keck Observatory zorgde uiteindelijk voor de doorslaggevende spectra die zowel het type supernova als de extreme afstand bevestigden.
Yu-Jing Qin, een postdoctoraal onderzoeker aan het California Institute of Technology (Caltech), leidde een reeks spectroscopische waarnemingen met behulp van het Low Resolution Imaging Spectrometer van het Keck Observatory, gericht op elk van de afzonderlijke supernova-beelden en de lensgalaxies. De Keck-spectra onthulden een bos van smalle absorptielijnen van de gastgalaxy van de supernova—de vingerafdrukken van elementen zoals koolstof, ijzer en silicium—die de roodverschuiving en de aard van het evenement vastlegden.
“Het spectrum dat is genomen met het Low Resolution Imaging Spectrometer biedt de meest overtuigende meting van de afstand/roodverschuiving en pinpointteert zijn classificatie als een superluminous supernova, wat een zeldzame subcategorie is,” zei Qin. “We waren echt onder de indruk van de data kwaliteit en zijn bezig met verdere waarnemingen met andere Keck-instrumenten.”
Deze snelle reacties op waarnemingen werden mogelijk gemaakt door het Target of Opportunity beleid van het Keck Observatory, dat wetenschappers in staat stelt om onmiddellijke toegang te vragen voor kortlevende kosmische evenementen. “Het is altijd opwindend om een verzoek te krijgen voor een zeer snelle reactie op een tijdelijk evenement zoals dit,” zei John O’Meara, hoofonderzoeker en adjunct-directeur van het Keck Observatory. “Keck was klaar om te reageren, en we waren blij om bij te dragen aan en deel te nemen aan deze doorbraak.”
SN 2025wny toont aan dat sterk gelensde supernovae op zeer hoge roodverschuivingen kunnen worden ontdekt en opgelost met de hedendaagse surveys—een cruciaal bewijs van concept voorafgaand aan de Legacy Survey of Space and Time van het Vera C. Rubin Observatory, dat naar verwachting honderden meer zal onthullen. Opvolgobservaties met de Hubble Space Telescope en de James Webb Space Telescope zijn al begonnen. Deze gegevens zullen het zwaartekrachtlensmodel verfijnen, de meerdere beelden met uitzonderlijke precisie in kaart brengen en uiteindelijk de tijdvertragingen meten die nodig zijn voor een nieuwe, onafhankelijke bepaling van de Hubble-constante. De buitengewone vergroting biedt ook een ongekend zicht op hoe dergelijke extreme explosies werken en hoe sterren zich ontwikkelden in het vroege universum.
