Самая далекая звезда от земли
«Хаббл» увидел голубого сверхгиганта на расстоянии 10 млрд световых лет. Это самая дальняя звезда в истории наблюдений
Набор изображений показывает гравитационно-линзовое скопление галактик, через которое обнаружена новая звезда. Голубой сверхгигант под кодовым названием Icarus отмечен белой стрелочкой на правой нижней фотографии. Фотографии: NASA/ESA/P. Kelly
Астрономы давно применяют гравитационное микролинзирование для «увеличения светосилы» телескопа в десятки-тысячи раз — и наблюдения сверхдальних участков космоса, отдалённых от нас в пространстве-времени на миллиарды световых лет. Неоднократно таким способом обнаруживали сверхдальние галактики, а иногда даже отдельные звёзды. Но найденная сейчас звезда под кодовым названием Icarus находится в 100 раз дальше, чем любая из ранее наблюдаемых звёзд, за исключением взрывов сверхновых.
Международная группа исследователей опубликовала доказательства, что объект, обнаруженный через гравитационно-линзовое скопление галактик, — это голубой сверхгигант почти в 10 млрд световых лет от нас. То есть «Хаббл» зарегистрировал свет, излучённый звездой всего через 4,4 млрд лет после Большого взрыва.
Гравитационное микролинзирование — эффект, предсказанный общей теорией относительности Эйнштейна. Он происходит, когда массивное тело (планета, звезда, галактика, скопление галактик, скопление тёмной материи) изменяет своим гравитационным полем направление распространения электромагнитного излучения, как обычная линза изменяет направление светового луча. Получается своеобразный аналог линзы, через который можно рассматривать исключительно удалённые объекты.
В данном случае гравитационной линзой выступило скопление галактик. Оно случайно блуждает между Землей и удалёнными фоновыми объектами, обычно обеспечивая дополнительное увеличение примерно в 50 раз. Если же в скоплении линзирующей галактики по счастливой случайности оказался меньший, безупречно выровненный объект, то фон можно увеличить в 5 000 раз.
Как часто бывает, открытие совершили случайно. «Хаббл» обнаружил Icarus, производя наблюдения за сверхновой Refsdal. Согласно расчётам, скоро свет от сверхновой должен был быть линзирован галактическим кластером MACS J1149, который располагается на расстоянии примерно в 5 млрд световых лет. Но пока сверхновая ещё не появилась в поле зрения, во время наблюдений астрономы с удивлением обнаружили в том же секторе новый источник света. Светимость звезды плавно увеличивалась.
Фотографии: NASA/ESA/P. Kelly
Исследователи с помощью «Хаббла» замерили спектр звезды — и обратили внимание, что температура звезды оставалась неизменной, несмотря на увеличение яркости. Это значит, что космический телескоп заметил не ещё одну сверхновую вроде Refsdal, а некую стабильную звезду. Причём свет от неё проходит не только через линзу галактического кластера MACS J1149, но ещё и дополнительно искривляется неким малым, но массивным объектом внутри кластера. В итоге микролинзирование осуществляется с коэффициентом более 2000.
«Мы знаем, что микролинзирование было вызвано либо звездой, либо нейтронной звездой, либо чёрной дырой звездной массы», — говорит в пресс-релизе Стивен Родни (Steven Rodney) из Университета Южной Каролины, соавтор научной работы. Поэтому открытие Icarus позволит астрономам получить новые представления о составе самого галактического кластера, пояснил он. Учитывая, что скопления галактик являются одними из самых массивных и растянутых структур в нашей Вселенной, изучение их состава неизбежно поможет увеличить наше общее понимание Вселенной.
Учёные считают, что открытая звезда Icarus (MACS J1149 Lensed Star 1) поможет лучше узнать об одном из самых загадочных материалов во Вселенной — тёмной материи. Хотя бы отсеять некоторые из самых экзотических теорий. «Если тёмная материя хотя бы частично состоит из сравнительно маломассивных чёрных дыр, как это было недавно предложено, то мы бы увидели это в искривлении света от Icarus, — говорит Патрик Келли (Patrick Kelly), астрофизик из Университета Миннесоты и ведущий автор научной работы. — Наши наблюдения не подтверждают возможность, что большая часть тёмной материи состоит из таких чёрных дыр массой примерно в 30 раз больше массы Солнца».
Научная статья опубликована 2 апреля 2018 года в журнале Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-018-0430-3).
Эарендил (WHL0137-LS) – самая дальняя звезда
Эарендил (Earendel или WHL0137-LS) – самая ранняя и самая дальняя звезда, обнаруженная на сегодняшний день. Она находится на расстоянии 28 миллиардов световых лет от Земли. Это почти в 2 раза дальше, чем предыдущий рекордсмен, Икар (MACS J1149 Lensed Star 1). Эарендил находится в созвездии Кита. Она была обнаружена космическим телескопом Хаббла через гравитационную линзу. Об открытии было сообщено 20 марта 2022 года.
Хаббл смог обнаружить Earendel, потому что свет звезды был линзирован скоплением галактик WHL0137-08, которое находится между нами и звездой. Массивное скопление действовало как увеличительное стекло, усиливая свет звезды от 1000 до 40 000 раз.
Галактика Earendel, каталогизированная как WHL0137-zD1, была прозвана “Восходящей дугой”, потому что гравитационное линзирование согнуло ее свет в форму длинного полумесяца. Две красные точки, видимые по обе стороны линзовой звезды WHL0137, являются одним и тем же звездным скоплением, свет которого был согнут в два отдельных изображения, которые отражают друг друга.
Расстояние до Эарендила
Эарендил имеет красное смещение 6,2. Свет, обнаруженный от звезды, был испущен только через 900 миллионов лет после Большого взрыва. Поэтому он достиг Земли 12,9 миллиарда лет спустя. Однако, сопутствующее расстояние, которое учитывает расширение Вселенной за время, прошедшее с момента испускания света, теперь составляет 28 миллиардов световых лет.
Когда звездный свет от WHL0137-LS был испущен, звезда находилась всего в 4 миллиардах световых лет от того, что стало галактикой Млечный Путь. Поскольку вселенная расширялась в течение 12,9 миллиардов лет, которые потребовались для того, чтобы свет достиг Земли, звезда теперь будет находиться на расстоянии 28 миллиардов световых лет.
Предыдущий рекордсмен по самой дальней одиночной звезде – Икар (MACS J1149 Lensed Star 1) находится на расстоянии 14,4 миллиарда лет с красным смещением 1,49. Ее свет был испущен 9,34 миллиарда лет назад, примерно через 4,4 миллиарда лет после Большого взрыва.
Тип звезды Эарендил
Эарендил – горячая голубая звезда с массой от 50 до 100 раз больше Солнца и температурой поверхности не менее 20 000 ºС. Кроме того, ее свойства ещё неопределенны. Звезды с такой высокой массой не живут очень долго. Они быстро сжигают свой запас водорода и эволюционируют от главной последовательности, чтобы стать сверхгигантами. Звезда, вероятно, стала сверхновой всего через несколько миллионов лет после формирования.
Существует небольшая вероятность того, что она является звездой населения III. Звезды населения III – это гипотетическая группа исключительно массивных, горячих звезд, которые существовали, когда Вселенная была очень молодой. Эти звезды почти не содержали металлов. Они были сделаны почти полностью из первичного водорода и гелия. Считается, что они начали производство химических элементов тяжелее водорода, необходимых для образования планет.
Самое раннее поколение звезд сформировалось примерно через 100 миллионов лет после Большого взрыва, что означает, что WHL0137-LS предшествовало одно или два поколения звезд. Более тяжелые элементы не существовали до того, как эти первые звезды превратились в сверхновые.
Космический телескоп Джеймса Уэбба, запущенный 25 декабря 2021 года, сможет лучше рассмотреть Earendel и лучше определить его свойства. Космический телескоп обладает достаточной чувствительностью, чтобы проводить более детальный анализ звездных спектров Эарендила и обнаруживать любых его спутников. Собранные с его помощью данные позволят ученым определить массу, радиус, температуру и её возраст, а также подтвердить, является ли она одиночной звездой.
Обнаружение первого поколения звезд является одной из важнейших целей телескопа Джеймса Уэбба. Если астрономы обнаружат, что эта звезда действительно состоит только из первичного водорода и гелия, это будет первое обнаружение звезды Поколения III.
Факты о Эарендиле
Об открытии WHL0137-LS – звезды с красным смещением 6.2, сообщалось 30 марта 2022 года. Исследование было опубликовано в журнале Nature. Earendel был найден командой во главе с астрономом Брайаном Уэлчем из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе. Он был обнаружен в экспозициях Хаббла, сделанных 7 июня 2016 года, 17 июля 2016 года, 4 ноября 2019 года и 27 ноября 2019 года.
Название Earendel происходит от староанглийского названия “утренней звезды”. Название также является ссылкой на Eärendil the Mariner, полуэльфийского персонажа Дж. Р. Р. Толкина “Сильмариллион” (1977) и “Незаконченные сказки” (1980). В преданиях Толкина Эарендил несет последний из сильмарилов (драгоценностей, состоящих из света двух деревьев), который становится Утренней Звездой.
Звезда была названа исследователями, которые ее обнаружили. Они объяснили, что это хорошо подходит для звезды, которая существовала во время Космического рассвета – периода, когда начали формироваться первые звезды, черные дыры и галактики. Период длился примерно от 50 миллионов лет до миллиарда лет после Большого взрыва.
Расположение на небе
Эарендил находится в центральной области созвездия Кита, над воображаемой линией, соединяющей Дзета и Тета Кита. С видимой звездной величиной 27,2 звезда невидима даже в самых больших любительских телескопах.
Самая далекая звезда во Вселенной – ее нашел телескоп «Хаббл»
Телескоп «Хаббл» находится на орбите с 1990 года.
Какое космическое открытие произошло в марте 2022 года
Информация опубликована в журнале Nature. Разъяснение от National Geographic: космический телескоп «Хаббл» обнаружил самую далекую из всех звезд. Ее засекли по свету, который звезда излучала всего через 900 миллионов лет после Большого взрыва. Общий возраст Вселенной оценивается примерно в 13,8 миллиарда лет. Так об этом рассказывало NASA.
Ученым еще предстоит найти и доказать все подтверждения, но уже есть первые предположения:
Многие СМИ уже назвали эту звезду древнейшей из всех обнаруженных. USA Today пишет, что это не совсем так. Рекорд по древности может принадлежать «Мафусаилу» – такая звезда-субгигант считалась старше Вселенной. Но USA Today не учитывает исследования по пересмотру возраста «Мафусаила». По ним звезда образовалась через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.
Пока нельзя официально называть звезду древнейшей, но рекорд по дальности она точно перекрыла. Ранее «Хаббл» обнаружил звезду «Икар» – именно она до этого момента считалась самой далекой из всех звезд. Ее лучу света потребовалось 9 миллиардов лет, чтобы дойти до Земли. Открытие «Икара» признали в 2018-м: ученые нашли звезду на снимках 2016-2017 годов.
Вселенная расширяется, поэтому сейчас «Эарендель» находится на расстоянии в 28 миллиардов световых лет от Земли. «Хаббл» увидел звезду из-за искривления пространства, которое случайно образовалось в скоплении галактик. Важны и такие показатели из нового исследования: «Эарендель» в 50 раз массивнее и в миллион раз ярче Солнца.
Первые впечатления об открытии, которое сделал телескоп «Хаббл»: «Это маленький снимок прошлого».
Что еще нужно знать о значении этого открытия
Открытие «Эаренделя» сделано в рамках программы Hubble RELICS. Ее возглавляет Дэн Коу из Научного института космического телескопа в Балтиморе. Именно этот институт управляет «Хабблом». Коу уже мелькал в новостях об исследованиях далеких звезд. Обычно именно он становится основным автором статей об обнаружении далеких звезд телескопом «Хаббл».
В случае с «Эаренделем» автором исследования выступает не Коу. Надо запомнить фамилию астронома Брайана Уэлча – именно он дал звезде имя и отвечает для СМИ за результаты исследования. Уэлч объяснил открытие «Эаренделя»: «Нам просто повезло». Астрофизик Джейн Ригби назвала обнаружение такой звезды подарком от Вселенной.
Почему даже ученые так удивляются этому событию? Ригби прояснила и это: все дело в положении таких звезд. Обычно из галактик невозможно выделить отдельную звезду: все расплывается в единое световое пятно. Здесь звезда оказалась увеличенной в несколько раз из-за гравитационного линзирования. Подробно ситуация описана в видео от NASA (на английском).
Ученые думают, что древняя галактика с «Эаренделем» в каком-то виде сохранилась. Хотя и могла слиться с другими галактиками во Вселенной. Сейчас они надеются на возможности телескопа «Джеймс Уэбб». Мы рассказывали о нем в отдельном материале. «Джеймс Уэбб» полетел в космос с целью изучения происхождения Вселенной и особенностей древних галактик.
Астрономы открыли самую дальнюю звезду во Вселенной
MACS J1149+2223 Lensed Star 1, она же «Икар», была удалена от нас на расстояние в 9,3 миллиарда световых лет, когда в путь отправился ее свет, который мы сейчас можем зафиксировать.
Эффект гравитационной линзы позволил обнаружить звезду, которая еще несколько лет назад была для земных астрономов абсолютно невидимой. Фото NASA, ESA, and P. Kelly (University of Minnesota)
Международная группа исследователей обнаружила звезду, удаленную от нас настолько, как ни одна другая, наблюдавшаяся до сих пор. Ее свет, который астрономы смогли сейчас уловить, начал свой путь еще 9,3 миллиарда лет назад. С тех пор вследствие расширения Вселенной звезда эта еще более удалилась от нас и теперь находится на расстоянии примерно в 14,4 миллиарда световых лет. Правда, предполагается и то, что звезда уже давно могла завершить свое существование.
Обычно одиночная звезда на таком гигантском расстоянии совершенно неразличима и невидима. Тем не менее MACS J1149+2223 Lensed Star 1, названная Икаром, была классифицирована как голубой сверхгигант, светящий в тысячи раз сильнее, чем наше Солнце.
Неожиданная помощь
Увидеть звезду удалось только с помощью эффекта гравитационной линзы, о чем сообщает университет Женевы. Эффект гравитационной линзы проявляется, когда объект с большой массой, например, галактика, проходит между наблюдателем и звездой, за которой тот следит. При этом масса на переднем плане усиливает свет, испускаемый звездой. Таким образом удалось открыть сразу две чрезвычайно удаленные звезды, одна из которых и оказалась новым рекордсменом по удаленности от Земли.
В этом случае роль линзы сыграла масса целого галактического скопления, удаленного от нашей Солнечной системы примерно на пять миллиардов световых лет. Астроном Патрик Келли из университета Миннесоты и его коллеги из Женевского университета и Федеральной политехнической школы Лозанны использовали возможность этой гравитационной линзы, чтобы понаблюдать за звездой с помощью телескопа «Хаббл». Об этом они написали в журнале Nature Astronomy.
Счастливый случай
В случае с Икаром галактики на переднем плане усилили свет звезды с коэффициентом 2000. И это при том что ученые надеялись максимум на коэффициент 600. Поэтому исследователи предполагают, что необходимый эффект галактики создали не самостоятельно. Выдвигается версия, что усилить эффект помогла какая-то другая звезда, оказавшаяся на очень удачной позиции.
«Хаббл» нашёл древнейшую звезду во Вселенной
«Хаббл» размещён на орбите Земли, что даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение, которое блокируется атмосферой планеты.
Иллюстрация NASA, ESA & L. Calçada.
Расположение Эаренделя (стрелка) на звёздном небе. Красная линия — галактика-хозяйка, искажённая гравитационным линзированием.
Иллюстрация NASA, ESA & L. Calçada.
На этой иллюстрации показано явление, известное как гравитационное линзирование. Перевод Вести.Ru.
Иллюстрация NASA, ESA & L. Calçada.
Космический телескоп «Хаббл» обнаружил самую далёкую отдельную звезду во Вселенной. Она находится примерно в 12,9 миллиарда световых лет от Земли.
Звезда излучала свет всего через 900 миллионов лет после Большого взрыва, и это самый древний свет, который когда-либо засекали телескопы.
Звезда получила название Эарендель, что в переводе со староанглийского означает «утренняя звезда» или «сияющий свет». Так англосаксы называли утреннюю звезду — Венеру.
Предыдущий рекордсмен, голубой сверхгигант под названием Икар, находится почти на 4 миллиарда световых лет ближе к нам.
Хотя свету Эаренделя потребовалось 12,9 миллиарда лет, чтобы достичь Земли, это не означает, что и расстояние до «первой звезды» такое же. Ведь за время этого очень длительного космического путешествия Вселенная заметно расширилась.
Это означает, что звезда теперь находится на ошеломляющем расстоянии в 28 миллиардов световых лет от нас. По крайней мере, раньше находилась — Эарендель, скорее всего, уже давно мёртв.
К слову, скорость расширения Вселенной — один из инструментов, используемых для измерения таких невероятных расстояний. Пока свет путешествует через необъятные просторы космоса, расширяющаяся Вселенная «растягивает» длины его волн, из-за чего для наблюдателя (нас) они сдвигаются к красному концу спектра.
Вычисление этого красного смещения может показать, насколько далеко находился источник света — чем сильнее красное смещение, тем больше расстояние.
Красное смещение Эаренделя составило 6,2 единицы, в то время как красное смещение Икара составляет всего 1,5.
Хотя на ещё больших расстояниях астрономы находили целые галактики и звёздные скопления, свет отдельных далёких звёзд поймать гораздо труднее.
Астрономам в этом помогло поразительное космическое совпадение: галактики в скоплении под названием WHL0137-08 выстроились таким образом, что сфокусировали свет одной звезды на нас, усилив его в тысячи раз.
Это скопление галактик искривило само пространство-время благодаря своей огромной гравитации. Свет от Эаренделя обогнул его и усилился в «точке фокусировки» гигантской линзы, что сделало звезду видимой для «Хаббла». Поясним, что в роли линзы выступила гравитация скопления галактик (это явление известно как гравитационное линзирование).
Удачное выравнивание между Землёй и Эаренделем «усилило» излучение звезды в тысячи раз.
Принимая во внимание линзирование, астрономы смогли оценить, что масса Эаренделя более чем в 50 раз превышает массу Солнца. Есть шанс, что это не одна звезда, а система из двух, но это не умаляет успеха в обнаружении её с такого большого расстояния.
Астрономы не смогли измерить другие свойства Эаренделя, такие как его температура, спектр и принадлежность к одной или двум звёздам. Эти детали могут быть раскрыты космическим телескопом Джеймса Уэбба, который должен начать наблюдения в течение ближайших нескольких месяцев.
Исследование было опубликовано в престижном научном журнале Nature.
Ранее мы писали о том, как астрономы изучили следы взрыва одной из древнейших звёзд во Вселенной, а также об открытии древнейшей планетной системы.
Рассказывали мы и о древнейшем когда-либо наблюдавшемся квазаре, чёрной дыры с хвостом размером с галактику, а ещё о самой древней из известных галактик.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
Свету этой звезды потребовалось 12,9 миллиарда лет, чтобы достичь Земли.