Nie do końca rozumiemy, jak wyglądały pierwsze gwiazdy we wszechświecie. Wiemy, że musiały powstać z wodoru i helu, ponieważ większość cięższych pierwiastków powstała dopiero po uformowaniu się gwiazd. Wiemy, że brak tych cięższych pierwiastków zmienił dynamikę formowania się gwiazd w taki sposób, że pierwsze gwiazdy były bardzo duże. Ale jak duży jest, pozostaje pytaniem bez odpowiedzi.
Teraz naukowcy ogłaszają, że mogą być o krok bliżej do bezpośredniej obserwacji jednej z tych gwiazd. Dzięki poprzecznemu wyrównaniu między odległą gwiazdą a interweniującą gromadą galaktyk odwrócenie grawitacyjne spowodowało rozdęcie obiektu, który istniał mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu. Obiekt jest prawdopodobnie pojedynczą gwiazdą lub zwartym układem dwóch lub trzech gwiazd. Jego odkrywcy twierdzą, że zarezerwowali już czas na kontynuację obserwacji najnowszym teleskopem kosmicznym NASA.
soczewka grawitacyjna
Soczewki działają na zasadzie rozmieszczenia materiałów w taki sposób, że światło przechodzi przez nie zakrzywioną ścieżką. Grawitacja, która zniekształca samą czasoprzestrzeń, może pełnić podobną funkcję, to znaczy zmieniać przestrzeń tak, aby światło poruszało się po zakrzywionej ścieżce. Było wiele przykładów efektów grawitacyjnych obiektów na pierwszym planie, tworzących efekt soczewkowaty, powiększający i/lub zniekształcający światło z obiektu znajdującego się dalej z tyłu.
Ten sukces skłonił do powstania zespołu o nazwie Soczewkowanie rejonizacyjne, czyli RELIKI. Grupa skierowała teleskopy kosmiczne na duże grupy galaktyk w oczekiwaniu, że silne pola grawitacyjne prawdopodobnie wywołają efekt soczewkowania. Zespół poszukuje obiektów datowanych na okres rejonizacji, kiedy światło pierwszych gwiazd zaczęło pozbawiać elektrony wodoru w materii międzygwiazdowej.
Ze względu na nierównomierny rozkład materii w świecie przyrody soczewki grawitacyjne są nierównomierne i często tworzą zabawne efekty i wyrafinowane obrazy. Korzystając z tych efektów, wraz z informacjami o rozmieszczeniu materiału na pierwszym planie, można sporządzić przybliżoną mapę miejsc, w których efekty soczewek są najsilniejsze.
Ta mapa może zawierać „krytyczną krzywą soczewki”, którą można określić, ponieważ większość obiektów tła jest wyświetlanych jako dwa obrazy, po jednym z każdej strony krzywej. Ale kilka rzeczy znajdzie się na tej samej krzywej i doświadczysz najsilniejszego powiększenia.
jedna gwiazda
Jak widać na zdjęciu u góry tego artykułu, większość obiektów na krzywej krytycznej soczewki wydaje się rozciągać wzdłuż jej długości, co wskazuje, że prawdopodobnie są to większe struktury, takie jak galaktyki lub gromady gwiazd. Wyjątkiem wskazanym strzałką jest WHL0137-LS. Naukowcy nazwali ją Earendel, staroangielskim określeniem gwiazdy porannej, ponieważ wydaje się, że pochodzi z poranku wszechświata, około 900 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Różne modele efektów soczewkowych wskazują, że Earendel jest powiększony o współczynnik co najmniej 1000 – a być może nawet 40 000. Na tej podstawie można nałożyć ograniczenia na rozmiar obiektu, który jest soczewkowany. Te granice pokazują, że jego maksymalny możliwy rozmiar jest mniejszy niż gromady gwiazd, które zidentyfikowaliśmy wcześniej, co oznacza, że Earendel jest prawdopodobnie małym układem gwiazd z trzema lub mniej gwiazdami. Może to być również 1 gwiazdka.
Nawet jeśli Earendel jest układem wielogwiazdowym, większość masy tych układów zmierza do jednej z gwiazd. Opierając się na założeniu, że większość tego, na co patrzyli, to pojedyncza gwiazda, naukowcy wywnioskowali jej właściwości na podstawie światła, które pierwotnie było emitowane w zakresie ultrafioletowym. Odkryli, że masa Earndela może być od 40 do 500 razy większa od masy Słońca. Zawiera również tylko około 10 procent cięższych pierwiastków występujących w słońcu.
Dokładniejsze szczegóły nie są w tej chwili możliwe. Ale naukowcy wskazali, że użyją teleskopu Webba do określenia dokładnego typu gwiazdy.
Opierając się na szacowanym czasie istnienia Earndel i obecności przynajmniej niektórych cięższych pierwiastków, możemy powiedzieć, że nie jest to jedna z pierwszych gwiazd we wszechświecie. Jednak podczas startu Webba naukowcy zauważyli, że teleskop byłby w stanie zobrazować wczesne gromady gwiazd, gdyby był również odpowiednio zobrazowany.
Więcej o tej technologii obrazowania dowiemy się w niedalekiej przyszłości.
Natura2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-04449-y (O DOI).