Hubble-romteleskopet har knekt nok en observasjonsrekord: Det berømte observatoriet har funnet den fjerneste "vanlige" stjernen noensinne er observert, på en forbløffende 9 milliarder lysår fra Jorden - noe som betyr at lysforskerne ser begynt å reise minst 9 milliarder år siden. Til sammenligning er universets alder omtrent 13,8 milliarder år.
Normalt er stjerner som er langt borte for vanskelig å finne ut individuelt; en galakse eller en supernova (stjerneeksplosjon) er mye lettere å se. Men denne bestemte stjernen - klassifisert som en vanlig stjerne, noe som betyr en stjerne i evolusjonssekvensen som smelter hydrogen til helium - kom fram takket være en sjelden justering, rapporterte forskere i en ny studie. Når en hovedsekvensstjerne slutter å brenne hydrogenet i kjernen, forlater den hovedsekvensen. Dette fører til en rekke forskjellige utfall for stjerner. Vanligvis eksploderer større stjerner utenfor hovedsekvensen til supernovaer, mens mindre stjerner kollapser i hvite dverger.
Astronomer fant stjernen, som har kallenavnet Icarus, gjennom gravitasjonslinser. Dette fenomenet refererer til hvordan en massiv galakse-klynge eller annen gjenstand kan bøye lys fra objekter bak seg, noe som gjør svake gjenstander mye lysere fra Jordens perspektiv. [I bilder: Kosmiske linser avslører utvidelse av universet]
Vanligvis kan denne linseprosessen forstørre objekter med opptil 50 ganger, men astronomer hadde flaks her: Den nyfundne stjernen ble forstørret mer enn 2000 ganger fordi en stjerne kort passerte gjennom siktlinjen mellom Hubble og Icarus, sa forskere i en uttalelse fra University of California, Berkeley. Dette sjeldne glimtet av en fjern stjerne kan gi et vindu til hvordan stjerner generelt utvikler seg, spesielt de som er ekstremt lysende, sa teamet.
"Du kan se individuelle galakser der ute, men denne stjernen er minst 100 ganger lenger borte enn den neste individuelle stjernen vi kan studere, bortsett fra supernovaeksplosjoner," sa hovedforfatterforfatter Patrick Kelly i uttalelsen. Kelly var postdoktor ved University of California, Berkeley da han arbeidet med forskningen, men er for tiden på fakultetet ved University of Minnesota.
Icarus, kjent mer formelt som MACS J1149 Lensed Star 1 (LS1), dukket opp da Kelly fulgte opp en supernova, kalt SN Refsdal, som han oppdaget i 2014. Supernovaen ble oppdaget ved hjelp av en gravitasjonslinse i stjernebildet Leo; linsen ble dannet av en galakse klynge kjent som MACS J1149 + 2223.
"For første gang noensinne ser vi en individuell normal stjerne - ikke en supernova, ikke en gammastråle-burst, men en enkelt stabil stjerne - i en avstand på ni milliarder lysår," studerer medforfatter Alex Filippenko , sa en astronom ved UC Berkeley, i samme uttalelse. Disse linsene er fantastiske kosmiske teleskoper. "
Kelly's team undersøkte fargene fra Icarus 'lys og fant ut at det var en blå supergiant. Denne typen stjerne er mer massiv og større enn solen vår, og skinner opptil hundretusenvis av ganger lysere. Likevel var Icarus så langt borte at astronomer aldri ville ha sett det uten kraftig linse. Kelly mistenkte at stjernen var langt mer forstørret enn supernovaen - en hypotese senere utarbeidet av modellering.
"Ved å modellere linsen konkluderte de [astronomene] med at den enorme tilsynelatende lysingen av Icarus sannsynligvis var forårsaket av en unik effekt av gravitasjonslinser," sa representanter for UC Berkeley i uttalelsen. "Mens en utvidet linse, som en galakse-klynge, bare kan forstørre et bakgrunnsobjekt opptil 50 ganger, kan mindre objekter forstørre mye mer.
"En enkelt stjerne i en forgrundsobjektiv, hvis den er nøyaktig på linje med en bakgrunnsstjerne, kan forstørre bakgrunnsstjernen tusenvis av ganger," la de til. "I dette tilfellet passerte en stjerne på størrelse med vår sol kort gjennom siktlinjen mellom den fjerne stjernen Icarus og Hubble, og økte lysstyrken mer enn 2000 ganger."
Heldigvis for astronomer er Icarus godt plassert for flere av disse justeringene. Når stjerner i klyngen MACS J1149 + 2223 beveger seg rundt, kan lysstyrken til Icarus økes så mye som 10.000 ganger under andre linsebegivenheter. Astronomer kan være i stand til å fange flere av disse sjeldne hendelsene generelt hvis de ser på rett sted, la teamet til.
"Det er justeringer som dette overalt når bakgrunnsstjerner eller stjerner i linsegalakser beveger seg rundt, noe som gir muligheten til å studere veldig fjerne stjerner som stammer fra det tidlige universet, akkurat som vi har brukt gravitasjonslinser for å studere fjerne galakser," sa Filippenko sa det i uttalelsen. "For denne typen forskning har naturen gitt oss et større teleskop enn vi muligens kan bygge."
Icarus dukket opp i Hubble-bilder tatt mellom april 2016 og april 2017. En andre stjerne dukket opp i noen observasjoner som enten kunne være et speilbilde av Icarus eller enda en stjerne som ble linset på tyngdekraften.
Astronomer testet også mørk materie - et lite forstått stoff som utgjør det meste av universet - med observasjoner av Icarus. I motsetning til hva noen tidligere teorier hadde uttalt, antyder de nye observasjonene at mørk materie ikke er sammensatt av urfarlige sorte hull i galakse klynger.
Det nye verket ble detaljert i dag (2. april) i tidsskriftet Nature Astronomy.
