Teleskop Kosmiczny Hubble’a lokalizuje najstarszą i najdalszą znaną gwiazdę

Światło gwiazd, świecąca gwiazda, jak daleko wygląda noc.

Astronomowie ogłosili w środę odkrycie najdalszej i najstarszej gwiazdy, jaką kiedykolwiek widziano, punktu światła, który pojaśniał 12,9 miliarda lat temu, czyli zaledwie 900 milionów lat po Wielkim Wybuchu, który dał początek wszechświatowi.

Oznacza to, że światło gwiazdy przebyło 12,9 miliarda lat świetlnych, aby dotrzeć do Ziemi.

Wynik był częścią wysiłku, aby użyć Kosmiczny teleskop Hubble Poszukać jednych z najstarszych i najdalszych galaktyk we wszechświecie. Szczęśliwym zbiegiem okoliczności astronomowie byli w stanie dostrzec pojedynczy układ gwiazd w jednej z tych galaktyk.

powiedział Brian Welch, absolwent Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa w Baltimore, autor książki Artykuł badawczy opublikowany w środę w czasopiśmie Nature opisuje odkrycie.

Zwykle odległe obiekty są zbyt ciemne, aby można je było zobaczyć. Jednak Ogólna teoria względności Einsteina, który opisuje, jak grawitacja zagina przestrzeń, oferuje przydatne rozwiązanie. Pobliska masywna gromada galaktyk może działać jak soczewka wzmacniająca światło gwiazd i odległych galaktyk znajdujących się za nimi.

Przegląd z użyciem Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zbadał 41 gromad galaktyk. „Kiedy spojrzysz na grupę naprawdę masywnych gromad galaktyk, istnieje duża szansa, że ​​za nimi znajdziesz bardzo masywne obiekty” – powiedział Welch.

Pan Welch powiedział, że gromada galaktyk zazwyczaj powiększa jasność obiektu za nią nawet 10 razy.

Jednak światło nie jest jednakowo wzmocnione. Fale w czasoprzestrzeni mogą tworzyć świetliste punkty, takie jak zmarszczki na powierzchni basenu, które tworzą wzory świetlistych punktów na dnie basenu. Badając odległą, powiększoną galaktykę, astronomowie odkryli, że punkt świetlny zrównał się z jedną z zmarszczek, a jego jasność wzrosła tysiąckrotnie lub więcej.

„Galaktyka jest jakby rozciągnięta w tym długim łuku w kształcie półksiężyca” – powiedział Welch. „A potem gwiazda jest tylko jednym z elementów tego”.

W miarę rozszerzania się wszechświata odległe obiekty poruszają się szybciej. To przesuwa częstotliwość światła w kierunku dłuższych fal. Gwiazda zauważona przez pana Welcha i jego kolegów ma przesunięcie ku czerwieni, które astronomowie nazywają 6,2, znacznie wyższe niż poprzedni rekord dla najdalszej pojedynczej gwiazdy. Ta gwiazda, o której doniesiono w 2018 roku, miała przesunięcie ku czerwieni o 1,5, co odpowiada okresowi, w którym wszechświat miał około czterech miliardów lat.

Naukowcy nazwali nową gwiazdę Earendel – w staroangielskim „gwiazda poranna”. Jeśli jest to pojedyncza gwiazda, astronomowie szacują, że jest to masywna gwiazda — około 50 razy większa od masy naszego Słońca. Może to być również system dwugwiazdkowy lub więcej.

Ustawienie Earendel i grupa galaktyk będą trwać latami, więc Earendel będzie jednym z celów podczas pierwszego roku obserwacji przez nowo wystrzeloną grupę. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webbaktóry ma większe lustro niż Hubble i zbiera światło na dłuższych falach podczerwonych.

Obserwacje Webba umożliwią pomiar jasności w całym spektrum długości fal. Pomoże to astronomom określić temperaturę gwiazdy. „Naprawdę potrzebujemy tego widma, aby powiedzieć z pewną absolutną pewnością, że jest to gwiazda w porównaniu z innym rodzajem rzeczy” – powiedział Welch.

Pan Welch powiedział, że później bardziej szczegółowe obserwacje Webba mogą określić skład Earendela. Wielki Wybuch wytworzył tylko najlżejsze pierwiastki, takie jak wodór i hel. Oczekuje się zatem, że pierwsze gwiazdy będą zawierać mniejsze koncentracje cięższych pierwiastków, które powstają w wyniku reakcji fuzji w gwiazdach oraz podczas eksplozji umierających gwiazd. Obecna hipoteza jest taka, że ​​przy mniejszej liczbie cięższych pierwiastków pierwsze gwiazdy powinny być duże i jasne.

„Wygląda bardzo gorąco i bardzo masywnie” – powiedział o Earndale Stephen Finkelstein, astronom z University of Texas w Austin, który nie był zaangażowany w badania.

Jednak sama ta gwiazda nie wystarczyłaby do udowodnienia stanu największych gwiazd we wczesnym wszechświecie. „Ale on zdecydowanie to popiera” – powiedział dr Finkelstein. „Jeśli zaczniesz tworzyć dużą liczbę, a wiele z nich wydaje się być bardzo masywnych, dowody będą coraz silniejsze, że bardziej masywne gwiazdy są normą w odległym wszechświecie”.

Teleskop Webba powinien również być w stanie znaleźć odległe gwiazdy powiększające, takie jak Earendel, chociaż liczba gwiazd przypadkowo ustawionych w linii z soczewką grawitacyjną pozostaje niewidoczna. Może nawet być w stanie zidentyfikować niektóre gwiazdy z przesunięciem ku czerwieni od 10 do 20, co odpowiada okresowi od 100 do 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

„To jest dokładnie w tym oknie, kiedy myślimy, że formują się pierwsze gwiazdy” – powiedział dr Finkelstein.