Самая далекая звезда обнаружена на расстоянии 28 миллиардов световых лет
Благодаря удачному расположению массивного скопления галактик астрономы обнаружили единственную звезду на большей части всей наблюдаемой Вселенной. Это самое дальнее обнаружение одиночной звезды. Звезда может быть в 500 раз массивнее Солнца. Открытие было опубликовано в журнале Nature.
Все звезды, которые можно увидеть в ночном небе, лежат в пределах нашей собственной галактики Млечный Путь.
Даже с помощью самых мощных телескопов в нормальных условиях отдельные звезды могут быть напрямую обнаружены только у наших ближайших галактических соседях. В общем, далекие галактики видятся как смешанный свет миллиардов звезд.
Но благодаря замечательному природному явлению, известному как «гравитационное линзирование», астрономы из Института Нильса Бора и DTU Space, тем не менее, смогли обнаружить звезду на таком расстоянии, на котором даже обнаружение целых галактик является сложной задачей.
Среди чудес, предсказанных теорией относительности Эйнштейна, — способность массы «искривлять» само пространство.
Когда свет проходит вблизи массивных объектов, его путь следует искривленному пространству и меняет направление. Если массивный объект оказывается между нами и отдаленным фоновым источником света, объект может отклонять и фокусировать свет на нас как линза, увеличивая интенсивность.
Галактики, увеличенные в несколько раз, обычно обнаруживаются с помощью этого метода. Но по поразительному космическому совпадению галактики в скоплении под названием WHL0137-08 выстроились таким образом, что сфокусировали свет одной звезды на нас, увеличив его в тысячи раз.
Сочетание этой гравитационной линзы и девятичасовой экспозиции с космическим телескопом Хаббл позволило международной группе астрономов обнаружить звезду.
Астрономы назвали звезду Эарендел (Earendel), от древнеанглийского слова, означающего «утренняя звезда» или «восходящий свет». Они подсчитали, что звезда по меньшей мере в 50 раз массивнее нашего Солнца, а возможно, в 500 раз и в миллионы раз ярче.
Помимо того, что это удивительное достижение само по себе, наблюдение Earendel предлагает уникальную возможность исследовать раннюю Вселенную.
«Когда мы всматриваемся в космос, мы также оглядываемся назад во времени, поэтому эти наблюдения с чрезвычайно высоким разрешением позволяют нам понять строительные блоки некоторых из самых первых галактик», — объясняют астрономы.
«Когда излучался свет, который мы видим от Earendel, Вселенной было менее миллиарда лет, всего 6% от ее нынешнего возраста. В то время звезда находилась на расстоянии 4 миллиардов световых лет от протомлечного пути, но за почти 13 миллиардов лет, которые потребовались свету, чтобы достичь нас, Вселенная расширилась так, что сейчас она находится на расстоянии ошеломляющих 28 миллиардов световых лет».
Предыдущий рекордсмен, голубой сверхгигант по имени Икар, находится почти на 4 миллиарда световых лет ближе, чем Эарендел. Тем не менее, эти цифры могут немного сбить с толку. Расстояние до Эаренделя в 12,9 миллиардов световых лет и 9 миллиардов до Икара измеряется так называемым ретроспективным временем, используя сегодняшний день в качестве точки отсчета. Таким образом, свету Эаренделя потребовалось 12,9 миллиардов лет, чтобы достичь нас здесь, на Земле, но за это время расширение Вселенной означает, что звезда теперь находится на ошеломляющем расстоянии в 28 миллиардов световых лет. По крайней мере, так оно и было — Эарендель, скорее всего, уже давно мертв.
Скорость этого универсального расширения — один из инструментов, используемых для измерения таких невероятных расстояний. По мере того, как свет проходит через космос, расширяющаяся Вселенная растягивает свои длины волн, сдвигая их в сторону красного конца спектра. Вычисление этого красного смещения может показать, насколько далеко находился источник — чем больше число красного смещения, тем дальше расстояние. В этом случае красное смещение Эаренделя составило 6,2, что абсолютно огромно по сравнению с красным смещением Икара, составляющим всего 1,5.
Предыдущий рекорд — это звезда, которую видели, когда возраст Вселенной составлял около трети ее нынешнего возраста, когда большая часть ее структуры уже сформировалась и эволюционировала.
Для измерения яркости Earendel астрономы построили физическую модель гравитационной линзы. Точная природа источника света зависит от их модели, но когда астрономы настолько уверены, что маленькая точка на самом деле является одиночной звездой, это отчасти потому, что многие разные модели дают примерно один и тот же ответ.
Тем не менее, Earendel в принципе может быть не одной звездой, а несколькими, расположенными очень близко друг к другу. Чтобы проверить, так ли это, команда астрономов подала заявку и получила одобрение на наблюдение звезды с помощью недавно запущенного космического телескопа Джеймс Уэбб.
«С Джеймсом Уэббом мы сможем подтвердить, что Эарендел — это действительно всего лишь одна звезда, и в то же время количественно определить, к какому типу относится эта звезда», — говорят ученые.
«Уэбб даже позволит нам измерить ее химический состав. Потенциально Эарендел может быть первым известным примером раннего поколения звезд во Вселенной».
Исследование было опубликовано в журнале Nature.