Díky gravitační čočce mohou astronomové vidět jednotlivou hvězdu 9 miliard světelných let daleko
Při studiu nejvzdálenějších objektů ve vesmíru se astronomové často spoléhají na techniku známou jako Gravitační čočky . Na základě principů Einsteinova teorie obecné relativity , tato technika zahrnuje spoléhání se na velkou distribuci hmoty (jako je kupa galaxií nebo hvězda) ke zvětšení světla přicházejícího ze vzdáleného objektu, čímž se zdá být jasnější a větší.
Tato technika umožnila studium jednotlivých hvězd ve vzdálených galaxiích. V nedávné studie , mezinárodní tým astronomů použil kupu galaxií ke studiu nejvzdálenější jednotlivé hvězdy, jaká kdy byla ve vesmíru spatřena. I když při pozorování normálně mdlo, přítomnost kupy galaxií v popředí umožnila týmu studovat hvězdu za účelem testování teorie o temné hmotě.
Studie, která popisuje jejich výzkum, se nedávno objevila ve vědeckém časopiseAstronomie přírodypod názvem ' Extrémní zvětšení jednotlivé hvězdy při rudém posuvu 1,5 čočkou kupy galaxií “. Studii vedl Patrick L. Kelly, odborný asistent na University of Minnesota, a zahrnoval členy z University of Minnesota Observatoř Las Cumbres , Národní optická astronomická observatoř , Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Federální technologický institut v Lausanne (EPFL) a několik univerzit a výzkumných institucí.
Pro účely své studie použili Prof. Kelly a jeho spolupracovníci jako svou čočku kupu galaxií známou jako MACS J1149+2223. Tato kupa galaxií se nachází asi 5 miliard světelných let od Země a nachází se mezi Sluneční soustavou a galaxií, která obsahuje Ikar. Spojením HST a jeho citlivosti se silou této gravitační čočky byl tým schopen vidět a studovat Ikara, modrého obra.
Ikaros, pojmenovaný po řecké mytologické postavě, která letěla příliš blízko Slunci, má za sebou poměrně zajímavou historii. Ve vzdálenosti zhruba 9 miliard světelných let od Země se nám hvězda jeví jako v době, kdy byl vesmír právě 4,4 miliardy let starý . v dubna 2016 , hvězda dočasně zjasnila na 2000násobek své normální svítivosti díky gravitačnímu zesílení hvězdy v MACS J1149+2223.
Jak vysvětlil profesor Kelly v nedávné UCLA tisková zpráva , to dočasně umožnilo, aby se Icarus poprvé stal viditelným pro astronomy:
'Můžete tam vidět jednotlivé galaxie, ale tato hvězda je nejméně 100krát dále než další jednotlivá hvězda, kterou můžeme studovat, s výjimkou výbuchů supernov.'
Kelly a tým astronomů používaliHubblea MACS J1149+2223 ke zvětšení a sledování supernovy ve vzdálené spirální galaxii v době, kdy nedaleko odtud spatřili nový světelný bod. Vzhledem k poloze nového zdroje určili, že by měl být mnohem více zvětšený než supernova. A co víc, předchozí studie této galaxie neukázaly zdroj světla, což naznačuje, že byla čočkována.
Ikaros, nejvzdálenější jednotlivá hvězda, jaká kdy byla spatřena, zobrazeno vlevo. Panely vpravo ukazují pohled v roce 2011, bez viditelného Ikara, v porovnání s rozjasněním hvězdy v roce 2016. Poděkování: NASA, ESA a Patrick Kelly/University of Minnesota
Tommaso Treu, profesor fyziky a astronomie na UCLA College a spoluautor studie, uvedeno :
„Hvězda je tak kompaktní, že funguje jako malá dírka a poskytuje velmi ostrý paprsek světla. Paprsek prosvítá kupou galaxií v popředí a funguje jako kosmická lupa... Najít více takových událostí je velmi důležité, abychom dosáhli pokroku v pochopení základního složení vesmíru.
V tomto případě světlo hvězdy poskytlo jedinečnou příležitost otestovat teorii o neviditelné hmotě (neboli „temné hmotě“), která prostupuje vesmír. V podstatě tým použil přesný světelný zdroj poskytovaný hvězdou v pozadí, aby prozkoumal intervenující kupu galaxií a zjistil, zda obsahuje obrovské množství primordiálních černých děr, které jsou považovány za potenciálního kandidáta na temnou hmotu.
Předpokládá se, že tyto černé díry vznikly během zrodu vesmíru a mají hmotnosti desítkykrát větší než Slunce. Výsledky tohoto testu však ukázaly, že kolísání světla od hvězdy v pozadí, které bylo sledovánoHubblepo dobu třinácti let tuto teorii nemilovat. Pokud by se temná hmota skutečně skládala z malých černých děr, světlo přicházející z Ikaru by vypadalo mnohem jinak.
Od roku 2016, kdy byl Icarus objeven pomocí metody gravitační čočky, poskytuje astronomům nový způsob, jak pozorovat a studovat jednotlivé hvězdy ve vzdálených galaxiích. Astronomové tak mohou získat vzácný a detailní pohled na jednotlivé hvězdy v raném vesmíru a vidět, jak se tyto hvězdy (a nejen galaxie a kupy) vyvíjely v průběhu času.
Když Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) je nasazena v roce 2020, astronomové očekávají, že získají ještě lepší pohled a dozvědí se mnohem více o tomto tajemném období v historii vesmíru.
Další čtení: UCLA