Kosmiczny teleskop Hubble’a zaobserwował światło gwiazdy wypromieniowane zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu, najodleglejszej zaobserwowanej gwiazdy pojedynczej w historii – Earendel.
Wcześniej najdalszą zaobserwowaną gwiazdą był Icarus. Widzimy go w stanie, w jakim był, kiedy wszechświat miał zaledwie 4 miliardy lat. Jego światło dociera do nas z przesunięciem ku czerwieni równym z = 1,5. Wynika to z tego, że wszechświat nieustannie się rozszerza, powodując oddalanie się od nas gwiazd i innych obiektów spoza naszej galaktyki. To z kolei powoduje, że długość fal świetlnych jest coraz większa, a ich kolor zbliża się do czerwieni.
Światło z nowoodkrytej gwiazdy podróżowało do nas prawie 13 miliardów lat, a jego przesunięcie ku czerwieni wynosi aż 6,2. Najmniejsze obiekty zaobserwowane w podobnej odległości to gromady gwiazd skupione w pierwszych galaktykach.
Nazwa tej gwiazdy – Earendel – oznacza gwiazdę poranną w języku staroangielskim. Jej odkrycie pokazuje, że możliwe jest obserwowanie ewolucji gwiazd tuż po powstaniu wszechświata.
Naukowcy zaobserwowali tę gwiazdę dzięki danym z programu RELICS. Ciężko było im uwierzyć, że udało im się odkryć gwiazdę aż tak oddaloną od Ziemi. Przy takiej odległości nawet galaktyki wyglądają jak plamy światła, w których niemożliwe jest rozróżnienie poszczególnych gwiazd. W przypadku ostatniego odkrycia było to możliwe dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu.
Specjalne ułożenie gwiazd
Naukowcy szacują, że masa Earendel wynosi co najmniej 50 mas Słońca, a jej jasność dorównuje najjaśniejszym znanym nam gwiazdom. Mimo tego zaobserwowanie tak ogromnej gwiazdy nie byłoby możliwe z odległości 13 miliardów lat świetlnych gdyby nie soczewkowanie grawitacyjne. Odkrycia dokonano przy pomocy olbrzymiej gromady galaktyk WHL0137-08 znajdującej się między Ziemią a Earendel. Masa tej gromady zakrzywia przestrzeń, dzięki czemu powstaje gigantyczna soczewka działająca podobnie do lupy.
Opracowanie: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Zdjęcie: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)Zdjęcie Earendel i jej galaktyki powiększonej dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu. Na zdjęciu widać także lustrzane odbicie gromady gwiazd (mirrored star cluster), a na pomarańczowo zaznaczono linię powiększenia.
Dzięki soczewkowaniu Earendel znajduje się bardzo blisko pofalowanej przestrzeni zwanej kaustyką. Jest to miejsce, w którym obiekt jest maksymalnie powiększony i rozjaśniony. Podobne zjawisko można zaobserwować, kiedy promienie Słońca padają na dno basenu i tworzą na nim jasne wzory. Fale na powierzchni wody działają jak soczewki i skupiają światło na dnie.
To zjawisko sprawia, że Earendel jest widoczna na tle swojej galaktyki. Jej jasność jest wielokrotnie zwiększona, przez co naukowcy nie mają pewności, czy nie krąży wokół niej druga gwiazda.
Webb potwierdzi odkrycie
Astronomowie przewidują, że Earendel będzie powiększona w soczewce grawitacyjnej jeszcze przez wiele lat. Do dalszych obserwacji posłuży Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który wyposażony jest w bardzo czułe urządzenia do wykrywania fal podczerwonych. Będą one bardzo przydatne, ponieważ przy przesunięciu ku czerwieni równym 6,2 światło gwiazdy ma długość fal podczerwonych.
Dzięki Webbowi możliwe będzie potwierdzenie, że Earendel jest rzeczywiście gwiazdą. Oprócz tego teleskop będzie w stanie zbadać jej jasność i temperaturę, co umożliwi ustalenie jej typu i etapu ewolucji. Naukowcy spodziewają się, że w galaktyce Sunrise Arc, gdzie znajduje się Earendel, nie ma ciężkich pierwiastków powstałych w wyniku wybuchów gwiazd. Oznaczałoby to, że gwiazda ta jest uboga w metale.
Skład Earendel będzie bardzo dogłębnie zbadany, ponieważ gwiazda ta powstawała przed czasem, kiedy wszechświat zapełnił się ciężkimi pierwiastkami wyprodukowanymi przez kolejne generacje supermasywnych gwiazd. Jeśli Earendel składa się tylko z wodoru i helu, będzie pierwszym zaobserwowanym członkiem hipotetycznej III populacji – jedną z pierwszych gwiazd, które powstały po Wielkim Wybuchu.
To, jak gwiazdy powstawały kiedyś i dzisiaj może się znacznie od siebie różnić. Według naukowców teleskop Webba ma szanse zaobserwować gwiazdy bardziej oddalone od Ziemi niż Earendel. Dzięki obserwowaniu takich gwiazd jesteśmy w stanie spojrzeć na wszechświat, którego nie znamy, a z którego powstało wszystko, co nas otacza.
