En una respuesta a mi pregunta anterior sobre las primeras estrellas , se afirmó que probablemente se formaron en Z = 20 a Z = 60 y pueden haber tenido una masa entre decenas y 100 a 1000 de veces la masa del Sol.
Dado eso, ¿cuál sería la longitud de onda dominante de la luz emitida por estas supernovas y aproximadamente qué tan brillantes serían en el marco de referencia de la supernova?
¿Cuál sería la longitud de onda y el brillo de esas supernovas si las observáramos hoy?
¿Existe alguna posibilidad de que un telescopio actual, un telescopio planificado o un futuro telescopio razonablemente posible pueda detectar estas supernovas?
Para este telescopio, ¿sería el campo de visión tan estrecho que sería poco probable que vieramos una de esas supernovas en un tiempo razonable?
La respuesta corta es probablemente "sí, podemos", y posiblemente "ya hemos visto supernovas de las primeras galaxias", en forma de estallidos de rayos gamma de larga duración. A GRB 090429B se le ha dado un corrimiento al rojo z=9.4, superando al anterior poseedor del récord GRB 090423 en z=8.2. A medida que continuamos observando los cielos, vemos más y más de estos objetos, y gradualmente empujaremos hacia atrás el límite. No sé qué establece el límite superior de cuán lejos podemos ver los GRB, pero no creo que sea un problema de cobertura: Swift cubre algo así como una décima parte del cielo.
Tenga en cuenta que a pesar de los altos desplazamientos al rojo, probablemente no sean lo suficientemente altos como para ser las primeras estrellas. Si alguien informara un GRB largo en z = 15, creo que es más probable.
No soy un observador, por lo que no estoy seguro de qué colores y magnitudes suelen asociarse con las supernovas, pero puedo intentarlo. Con un poco de Google, la página de Daniel Kasen sugiere que son relativamente brillantes en la mayoría de las bandas. En mi cabeza, creo que los vemos más en óptica, pero eso podría ser solo un efecto de selección. Creo que, hasta ahora, hemos estado encontrando supernovas de Tipo Ia hasta aproximadamente z=1,5. Ese límite está siendo empujado, pero no estoy seguro de cómo. (¿Espectroscopia IR posiblemente mejorada de un servicio de Hubble?) El brillo general de las supernovas es del orden de 10 ergios Los de tipo Ia tienen una magnitud visual absoluta típica de -19,3, según Wiki .
En cuanto a otros tipos de supernova, sospecho que a medida que se aleja, aislar una sola supernova en una imagen de galaxia de baja resolución es un gran obstáculo, pero eso es pura especulación de mi parte. Es decir, la supernova debe ser significativamente más brillante que la galaxia circundante. Afortunadamente, creo que este es el caso de los GRB, pero lo dudo para otras supernovas.
Tengo mucho menos conocimiento sobre esto que mi respuesta anterior, por lo que agradezco las correcciones.
Un artículo reciente de Dan Whalen titulado Encontrando las primeras explosiones cósmicas. I. Supernovas de inestabilidad de pares analiza este mismo problema.
La supernova de inestabilidad de pares (PISNe) es un caso especial de estrellas masivas, alrededor de 100 , en el que la presión térmica dentro de la estrella se reduce mediante la producción de pares electrón-positrón. Resultados de combustión termonuclear fuera de control, al igual que el Tipo Ia SNe, produciendo en el orden ergios de energía. La diferencia aquí es que ahora la estrella que explota no deja ningún remanente degenerado porque la energía liberada libera completamente la estrella.
La luminosidad bolométrica del PISNe alcanza su punto máximo aproximadamente erg/s, alrededor de 3 órdenes de magnitud mayor que el Tipo Ia típico. Con corrimiento al rojo de los fotones de hasta ahora, esperamos que la señal esté en las bandas de onda NIR con una magnitud alrededor de 28. Actualmente, no hay un observatorio capaz de detectarlos.
Sin embargo, pronto habrá un observatorio que podría detectarlos: el telescopio espacial James Webb (JWST), con un umbral de magnitud 32. Este telescopio debería poder detectar los restos de PISNe. También parece que el Telescopio de exploración de infrarrojos de campo amplio (WFIRST) se está construyendo y lanzando, pero este telescopio tiene pocas posibilidades de observar PISNe en un límite de detección de 27 de magnitud.
También parece que SN 2007bi es un PISNe (ver este artículo ). Los datos fueron tomados en el Observatorio Palomar con un telescopio de 1,2 m en la banda R.