Mød Earendel, den fjerneste stjerne, der nogensinde er fundet

0
135

Den fjerneste stjerne – eller muligvis et par stjerner – som astronomer nogensinde har set, er netop blevet afsløret takket være Hubble-teleskopet og en massiv galaksehob. Langt fra Jorden bøjer universet sig rundt om den store del af en galaksehob og skaber en gravitationslinse i rumtiden, ligesom den buede linse i et forstørrelsesglas. Som et forstørrelsesglas afslørede det noget lille og skjult: et stjernesystem fra det tidlige univers.

Det fjerntliggende stjernesystem tager det officielle navn WHL0137-LS, men astronomerne, der fandt det, gav det tilnavnet “Earendel” fra det gamle engelske ord, der betyder “morgenstjerne” eller “stigende lys.”

Earendel-systemet, som vi ser det i dag, skinnede inden for kun 900 millioner år efter Big Bang, ifølge forfatterne af et nyt papir i tidsskriftet Nature, der beskriver opdagelsen. Der gik hele 12,8 milliarder år, før det lys nåede Hubble-rumteleskopet, forstørret af et heldigt trick af tyngdekraften til at fremstå som en lille klat af fotoner på Hubbles billedsensor. Earendel er 8,2 milliarder år ældre end Solen og Jorden og 12,1 milliarder år ældre end vores planets første dyr.

Selv efter antikke stjerners standarder skiller Earendel sig ud: astronomer observerede den tidligere rekordholder, med tilnavnet Icarus, som den så ud for 9,4 milliarder år siden – 3,4 milliarder år senere end denne nye rekordholder. Selv de ældste kendte supernovaer, normalt de lyseste og lettest spottede individuelle objekter på tværs af rumtidens uhyre, er yngre end Earendel.

Et billede af Icarus, den tidligere rekordholder for den fjerneste individuelle stjerne nogensinde set. Det venstre billede viser den massive galaksehob, der sidder mellem Jorden og Icarus. Fra NASA: “Panelerne til højre viser udsigten i 2011, uden Icarus synlig, sammenlignet med stjernens lysere op i 2016.” NASA, ESA og P. Kelly (University of Minnesota)

Se gennem tyngdekraftslinsen

Earendels hjemmegalakse, Sunrise-buen, har fået sit navn fra den gravitationelle linseeffekt, der gjorde denne opdagelse mulig.

“Denne galakse fremstår forstørret og strakt ud til en lang, tynd halvmåneform pga. gravitationslinseeffekten af ​​en massiv klynge af galakser i forgrunden,” sagde Brian Welch, en astronom ved Johns Hopkins University og hovedforfatter af Nature-avisen.

Welch fortalte The Verge, at han snublede over Earendel, mens han studerede selve gravitationslinsen.

Gravitationslinser, som forstørrelsesglas, har tendens til at fordreje og vride billeder og har områder med højere og lavere forstørrelse. Hvis du har et forstørrelsesglas derhjemme, er den bedste forstørrelse sandsynligvis i midten af ​​en simpel cirkel. Tyngdekraftslinser er vanskeligere at bruge.

Tyngdekraftslinser, som forstørrelsesglas, har tendens til at fordreje og vride billeder og har områder med højere og lavere forstørrelse

I en gravitationslinse er der en linje kaldet den “kritiske kurve”, hvor forstørrelsen er mest intens. Objekter set gennem linsen reflekteres hen over den kritiske kurve og optræder flere gange. Og jo tættere de er på linje med kurvens linje fra vores perspektiv på Jorden, jo mere forstørret bliver de.

“Jeg lavede en model af linseeffekterne af galaksehoben med det formål at måle forstørrelsen af ​​solopgangsbuen,” sagde Welch. “Modellerne blev ved med at forudsige, at dette ene lyse punkt på buen skulle have en ekstrem høj forstørrelse.”

Welch indså, at dette lyse punkt var et objekt, der var meget tæt på linje med den kritiske kurve – så tæt og så lille, at selv Hubbles skarpe øje opløste dets dobbelte, reflekterede billede hen over linjen som en enkelt udtværing. Denne nærhed til den kritiske kurve betød også, at uanset hvad det var, var den allerede blevet forstørret et sted mellem 1.000 og 40.000 gange, før den nåede Hubble. Uanset hvor lille og svag den så ud for Hubble, var den i virkeligheden meget mindre – lille på skalaen af ​​Sunrise Arc-galaksen.

“Da jeg kiggede nærmere på det, fandt jeg ud af det. at kilden var for lille til at være noget andet end en individuel stjerne (eller binært system),« sagde Welch.

Det antikke univers

Welch og et stort internationalt team af medforfattere brugte tre et halvt år på at studere Earendel på tværs af flere Hubble-observationer for at bekræfte, at de så noget virkeligt og ikke en forbigående effekt af lyset.

Dette tid og kræfter var det værd, sagde Welch, fordi disse meget gamle stjerner kan lære os ting om universets historie.

“Med fjerne objekter ser vi ind i universets fortid. og ind i en tid, hvor universet så meget anderledes ud, end det gør i dag,” sagde Welch. “Vi ved, at galakser ser anderledes ud på dette tidlige tidspunkt, og vi ved, at der har været relativt få generationer af stjerner, der kom før.”

“Med fjerne objekter ser vi ind i universets fortid og ind i en tid, hvor universet så meget anderledes ud, end det gør i dag.”

Stjerner er fabrikkerne af tunge grundstoffer i vores univers, dannet når lettere atomer som brint og helium smelter sammen gennem kernefusion for at danne tungere materiale som kulstof, oxygen og endda jern. Earendel havde på det tidlige tidspunkt i vores univers' historie sandsynligvis meget lidt materiale, der var tungere end helium i sit system, sagde Welch.

“At studere denne linsestjerne i detaljer giver os et nyt vindue til, hvordan stjerner i disse tidlige dage var, og hvordan de adskiller sig fra stjerner i det nærliggende univers,” sagde Welch.

James Webb Space Telescope (JWST), der blev opsendt i december 2021, er i øjeblikket ved at gøre klar til videnskabelige operationer. Dens optik, der er skarpere end Hubbles, burde kunne bekræfte deres konklusion om, at Earendel er et enkelt stjernesystem og ikke en klynge af stjernesystemer klumpet sammen, skrev forfatterne i avisen. De håber også at se, om Earendel var en solitær stjerne eller et binært system, lære mere om stjernens temperatur og masse blandt andre egenskaber.

JWST vil have travlt med at finde vej gennem en videnskabelig ønskeliste, der er blevet lang i de år, astronomerne brugte på at forudse opsendelsen, som The Verge tidligere rapporterede. Det vil omfatte studier af exoplaneter såvel som det gamle univers – inklusive stjernesystemer som Earandel, der glødede ved tidernes morgen.