Благодарение на гравитационна леща, астрономите могат да видят отделна звезда на 9 милиарда светлинни години

Когато търсят да изучават най-отдалечените обекти във Вселената, астрономите често разчитат на техника, известна като Гравитационно лещи . Въз основа на принципите на Общата теория на относителността на Айнщайн , тази техника включва разчитане на голямо разпределение на материята (като галактически куп или звезда), за да се увеличи светлината, идваща от отдалечен обект, като по този начин изглежда по-ярка и по-голяма.

Тази техника позволи изучаването на отделни звезди в далечни галактики. В скорошно проучване , международен екип от астрономи използва галактически куп, за да проучи най-далечната отделна звезда, виждана някога във Вселената. Въпреки че обикновено се наблюдава припадък, наличието на галактически куп на преден план позволи на екипа да изследва звездата, за да тества теория за тъмната материя.

Изследването, което описва тяхното изследване, наскоро се появи в научното списаниеПриродна астрономияпод заглавието ' Екстремно увеличение на отделна звезда при червено отместване 1,5 от леща от галактически куп “. Проучването е ръководено от Патрик Л. Кели, асистент от Университета на Минесота, и включва членове от Обсерватория Лас Камбрес , на Национална оптична астрономическа обсерватория , на Център по астрофизика Харвард-Смитсониан (CfA), the Федерален технологичен институт в Лозана (EPFL) и множество университети и изследователски институции.

За целите на своето изследване проф. Кели и неговите сътрудници използваха галактическия куп, известен като MACS J1149+2223, като своя обектив. Разположен на около 5 милиарда светлинни години от Земята, този галактически куп се намира между Слънчевата система и галактиката, която съдържа Икар. Чрез комбиниране на разделителната способност и чувствителността на Хъбъл със силата на тази гравитационна леща, екипът успя да види и проучи Икар, син гигант.

Икар, кръстен на гръцката митологична фигура, летяла твърде близо до Слънцето, има доста интересна история. На разстояние от около 9 милиарда светлинни години от Земята, звездата ни изглежда така, както беше, когато Вселената беше току-що 4,4 милиарда години . В април 2016 г , звездата временно изсветли до 2000 пъти нормалната си светимост благодарение на гравитационното усилване на звезда в MACS J1149+2223.

Както проф. Кели обясни в скорошна UCLA прессъобщение , това временно позволи на Икар да стане видим за първи път за астрономите:

„Можете да видите отделни галактики там, но тази звезда е поне 100 пъти по-далеч от следващата отделна звезда, която можем да изследваме, с изключение на експлозиите на свръхнова.

Кели и екип от астрономи използвахаХъбъли MACS J1149+2223, за да увеличат и наблюдават свръхнова в далечната спирална галактика в момента, когато са забелязали новата точка на светлината недалеч. Като се има предвид позицията на новия източник, те определиха, че той трябва да бъде много по-голям от свръхновата. Нещо повече, предишни проучвания на тази галактика не са показали източника на светлина, което показва, че той се лещи.

Икар, най-далечната индивидуална звезда, виждана някога, показана вляво. Панелите вдясно показват гледката през 2011 г., без да се вижда Икар, в сравнение с изсветляването на звездата през 2016 г. Кредит: НАСА, ESA и Патрик Кели/Университет на Минесота

Както Томазо Треу, професор по физика и астрономия в колежа на UCLA и съавтор на изследването, посочено :

„Звездата е толкова компактна, че действа като дупка и осигурява много остър лъч светлина. Лъчът блести през купа от галактики на преден план, действайки като космическа лупа... Намирането на повече такива събития е много важно, за да постигнем напредък в нашето разбиране за фундаменталния състав на Вселената.

В този случай светлината на звездата предостави уникална възможност за тестване на теория за невидимата маса (известна още като „тъмна материя“), която прониква във Вселената. По принцип екипът използва точния източник на светлина, предоставен от фоновата звезда, за да изследва междинния галактически куп и да види дали съдържа огромен брой първични черни дупки, които се считат за потенциален кандидат за тъмна материя.

Смята се, че тези черни дупки са се образували по време на раждането на Вселената и имат маси десетки пъти по-големи от Слънцето. Резултатите от този тест обаче показаха, че светлинните флуктуации от фоновата звезда, които са били наблюдавани отХъбълв продължение на тринадесет години, отхвърляйте тази теория. Ако тъмната материя наистина беше съставена от малки черни дупки, светлината, идваща от Икар, щеше да изглежда много по-различно.

Откакто беше открит през 2016 г. с помощта на метода на гравитационната леща, Икар предостави нов начин за астрономите да наблюдават и изучават отделни звезди в далечни галактики. По този начин астрономите са в състояние да получат рядък и подробен поглед върху отделните звезди в ранната Вселена и да видят как те (а не само галактики и купове) са еволюирали с течение на времето.

Когато Космически телескоп Джеймс Уеб (JWST) е разгърнат през 2020 г., астрономите очакват да получат още по-добър поглед и да научат много повече за този мистериозен период от космическата история.

Допълнителна информация: UCLA