Kosmiczny Teleskop Hubble'a pobił kolejny rekord obserwacyjny: słynne obserwatorium znalazło najodleglejszą „zwykłą” gwiazdę, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, w zdumiewającej odległości 9 miliardów lat świetlnych od Ziemi - co oznacza, że naukowcy światła rozpoczęli podróż co najmniej 9 miliardów lat temu. Dla porównania wiek wszechświata wynosi około 13,8 miliarda lat.
Zwykle gwiazdy tak daleko są zbyt trudne do rozróżnienia indywidualnie; galaktyka lub supernowa (eksplozja gwiazdy) są znacznie łatwiejsze do zobaczenia. Ale ta konkretna gwiazda - sklasyfikowana jako zwykła gwiazda, oznaczająca gwiazdę w głównej sekwencji ewolucji, która łączy wodór z helem - wyszła na jaw dzięki rzadkiemu ułożeniu, jak donosili naukowcy w nowym badaniu. Kiedy gwiazda głównej sekwencji przestaje palić wodór w jej rdzeniu, opuszcza główną sekwencję. Prowadzi to do szeregu różnych wyników dla gwiazd. Zwykle większe gwiazdy z głównej sekwencji eksplodują w supernowe, podczas gdy mniejsze gwiazdy zapadają się w białe karły.
Astronomowie znaleźli gwiazdę o pseudonimie Icarus poprzez soczewkowanie grawitacyjne. Zjawisko to odnosi się do tego, jak masywna gromada galaktyk lub inny obiekt może zginać światło od obiektów znajdujących się za nim, dzięki czemu słabe obiekty są znacznie jaśniejsze z perspektywy Ziemi. [Na zdjęciach: Soczewki kosmiczne ujawniają ekspansję wszechświata]
Zwykle ten proces soczewkowania może powiększać obiekty nawet 50 razy, ale astronomowie mieli tu szczęście: nowo odkryta gwiazda została powiększona ponad 2000 razy, ponieważ gwiazda krótko przechodziła przez linię widzenia między Hubble'em i Icarusem, stwierdzili naukowcy w oświadczeniu z University of California, Berkeley. To rzadkie spojrzenie odległej gwiazdy może dać okno na ewolucję gwiazd w ogóle, szczególnie tych, które są wyjątkowo świecące, powiedział zespół.
„Widać tam pojedyncze galaktyki, ale ta gwiazda jest co najmniej 100 razy dalej niż następna pojedyncza gwiazda, którą możemy badać, z wyjątkiem wybuchów supernowych”, powiedział główny autor badania Patrick Kelly w oświadczeniu. Kelly był doktorem habilitowanym na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, kiedy pracował nad badaniami, ale obecnie jest na wydziale University of Minnesota.
Icarus, znany bardziej formalnie jako MACS J1149 Lensed Star 1 (LS1), pojawił się, gdy Kelly śledził supernową, zwaną SN Refsdal, którą odkrył w 2014 roku. Supernowa została odkryta za pomocą soczewki grawitacyjnej w gwiazdozbiorze Lwa; soczewka została utworzona przez gromadę galaktyk znaną jako MACS J1149 + 2223.
„Po raz pierwszy widzimy pojedynczą gwiazdę normalną - nie supernową, nie wybuch gamma, ale pojedynczą gwiazdę stabilną - w odległości 9 miliardów lat świetlnych”, współautor badania, Alex Filippenko , astronom z UC Berkeley, powiedział w tym samym oświadczeniu. Te obiektywy to niesamowite kosmiczne teleskopy ”.
Zespół Kelly zbadał kolory pochodzące ze światła Ikara i stwierdził, że był to niebieski nadolbrzym. Ten rodzaj gwiazdy jest bardziej masywny i większy niż nasze Słońce, świecąc setki tysięcy razy jaśniej. Mimo to Icarus był tak daleko, że astronomowie nigdy nie zauważyliby go bez potężnego soczewkowania. Kelly podejrzewał, że gwiazda była znacznie bardziej powiększona niż supernowa - hipoteza później potwierdzona przez modelowanie.
„Modelując soczewkę, [astronomowie] doszli do wniosku, że olbrzymie pozorne rozjaśnienie Ikara było prawdopodobnie spowodowane wyjątkowym efektem soczewkowania grawitacyjnego” - oświadczyli przedstawiciele UC Berkeley w oświadczeniu. „Podczas gdy rozszerzona soczewka, jak gromada galaktyk, może powiększać obiekt tła tylko 50 razy, mniejsze obiekty mogą powiększać znacznie więcej.
„Pojedyncza gwiazda w soczewce pierwszego planu, jeśli jest dokładnie wyrównana z gwiazdą tła, może powiększyć gwiazdę tła tysiące razy” - dodali. „W tym przypadku gwiazda wielkości naszego Słońca krótko przeszła bezpośrednio przez linię widzenia między odległą gwiazdą Icarus a Hubble'em, zwiększając jej jasność ponad 2000 razy.”
Na szczęście dla astronomów Ikar jest dobrze przygotowany do większej liczby tych wyrównań. Gdy gwiazdy w gromadzie MACS J1149 + 2223 poruszają się, jasność Ikara może wzrosnąć nawet 10 000 razy podczas innych zdarzeń soczewkowania. Zespół dodał, że astronomowie mogą być w stanie złapać więcej tych rzadkich zdarzeń, jeśli spojrzą we właściwe miejsce.
„Wszędzie są takie wyrównania, gdy gwiazdy tła lub gwiazdy w galaktykach soczewkowych poruszają się, oferując możliwość badania bardzo odległych gwiazd pochodzących z wczesnego wszechświata, tak jak używamy soczewkowania grawitacyjnego do badania odległych galaktyk”, Filippenko powiedział w oświadczeniu. „Do tego typu badań natura dostarczyła nam większy teleskop, niż jesteśmy w stanie zbudować”.
Icarus pojawił się na zdjęciach Hubble'a wykonanych między kwietniem 2016 r. A kwietniem 2017 r. W niektórych obserwacjach pojawiła się druga gwiazda, która może być albo lustrzanym odbiciem Ikara, albo jeszcze inną gwiazdą poddaną grawitacji.
Astronomowie badali również ciemną materię - mało zrozumiałą substancję, która stanowi większość wszechświata - za pomocą obserwacji Ikara. W przeciwieństwie do niektórych wcześniejszych teorii, nowe obserwacje sugerują, że ciemna materia nie składa się z pierwotnych czarnych dziur w gromadach galaktyk.
Nowe dzieło zostało szczegółowo opisane dzisiaj (2 kwietnia) w czasopiśmie Nature Astronomy.
