31. marts 2022

Hubble ser den fjerneste enkelte stjerne nogensinde, i en rekordafstand på 28 milliarder lysår

Astrofysik

Ved et kosmisk sammentræf, hvor en tung galaksehob ligger i sigtelinjen mod en fjern galakse, har astronomer fra blandt andet Københavns Universitet og DTU opdaget en enkelt stjerne på tværs af det meste af det observerbare Univers. Dette er den fjerneste observation af en enkelt stjerne nogensinde. Stjernen kan være op til 500 gange tungere end Solen. Opdagelsen er publiceret i Nature i dag.

Stjerner
Nærbillede af området på himlen, 1/250 af en grad tværsover, hvor tyngdekraften fra en hob af galakser i forgrunden forstørrer en fjern baggrundsstjerne — med tilnavnet Earendel — tusinder af gange. Kredit: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), Alyssa Pagan (STScI).

Når du kigger op på nattehimlen, ligger alle de stjerner du ser i vores egen galakse, Mælkevejen. Selv med de kraftigste teleskoper kan individuelle stjerner under normale omstændigheder kun opløses i vores nærmeste galaktiske naboer. Generelt ses fjerne galakser som det blandede lys fra milliarder af stjerner.

Men med det forunderlige naturfænomen kendt som "tyngdelinser", opdagede et hold af astronomer, herunder to fra Cosmic Dawn Center på Niels Bohr Institutet og DTU Space, alligevel en enkelt stjerne på en afstand, der normalt gør opdagelsen af hele galakser til en udfordring.

Kosmisk teleskop forudsagt af Einstein

Blandt de vidunderlige fænomener, som Einsteins relativitetsteori forudsiger, er stoffets evne til at "krumme" selve rummet: Når lys passerer tæt på tunge objekter, følger dets vej det krumme rum og ændrer retning. Hvis et tungt objekt tilfældigvis ligger mellem os og en fjern baggrundslyskilde, kan objektet afbøje, fokusere, og dermed forstærke lyset mod os som en linse.

En tung galaksehob fokuserer og forstærker lyset fra en baggrundsgalakse (illustration: Peter Laursen).

Ved hjælp af denne metode opdager astronomer rutinemæssigt galakser, der er forstørret flere gange. Men ved et forbløffende kosmisk sammentræf har galakserne i en hob ved navn WHL0137-08 tilfældigvis anrettet sig på en sådan måde, at de fokuserer lyset fra en enkelt stjerne mod os og forstørrer dens lys tusindvis af gange.

En kombination af denne tyngdelinse og ni timers eksponeringstid med rumteleskopet Hubble gjorde det muligt for et internationalt hold af astronomer at opdage stjernen.

Op til 500 gange større end Solen

Astronomerne gav stjernen tilnavnet Earendel, fra det gamle engelske ord, der betyder "morgenstjerne" eller "stigende lys". De beregner, at stjernen er mindst 50 gange så tung som vores Sol, muligvis op til 500 gange, og millioner af gange så lysstærk.

Udover at være en forbløffende bedrift i sig selv, giver opdagelsen af ​​Earendel en unik mulighed for at undersøge det tidlige

Univers:

“Jo længere vi kigger ud i Universet, jo længere kigger vi også tilbage i tiden, så disse ekstreme højt-opløste observationer giver os mulighed for at forstå nogle af de allerførste galaksers byggesten,” forklarer medforfatter Victoria Strait, postdoc ved Cosmic Dawn Center, som hører under Niels Bohr Institutet og DTU Space. Hun uddyber:

Da lyset som vi ser fra Earendel blev udsendt, var Universet mindre end en milliard år gammelt; blot 6% af sin nuværende alder. På det tidspunkt var den 4 milliarder lysår væk fra proto-Mælkevejen, men i løbet af de næsten 13 milliarder år, det tog lyset at nå os, har Universet udvidet sig så meget, at Earendel nu er svimlende 28 milliarder lysår væk.

Den tidligere rekord er en stjerne, der ses da Universet var en tredjedel af sin nuværende alder, på hvilket tidspunkt det meste af dets struktur allerede var dannet og havde udviklet sig. Så Earendel er virkelig en banebrydende rekord.

figur
Nærbillede af det lille område hvor Earendel tilfældigvis faldt lige bag det smalle område, hvor tyngdelinsen øger lysstyrken (ti-)tusinder af gange. En hob bestående af mange stjerner ses en smule forskudt fra linjen, hvilket resulterer i en meget mindre forstørrelse, men i stedet et spejlbillede forårsaget af tyngdekraften. Kredit: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), Peter Laursen (DAWN).

Et mål for rumteleskopet James Webb

For at måle ​​Earendels lysstyrke konstruerede astronomerne en matematisk model af tyngdelinsen. Lyskildens præcise karakter afhænger af deres model, men når astronomerne er så sikre på, at den lille prik rent faktisk er en enkelt stjerne, skyldes det til dels, at mange forskellige modeller alle giver nogenlunde det samme svar.

Alligevel kunne Earendel i princippet tænkes at være mere end én stjerne, meget tæt på hinanden. For at teste, om dette er tilfældet, ansøgte holdet om — og blev tildelt — observationstid med det nyligt opsendte rumteleskop, James Webb.

"Med James Webb vil vi kunne bekræfte, at Earendel rent faktisk kun er én stjerne, og samtidig måle hvilken slags stjerne den er,” fortæller Sune Toft, leder af Cosmic Dawn Center og professor ved Niels Bohr Institutet, som også tog del i studiet. “Webb vil endda give os mulighed for at undersøge Earendels kemiske sammensætning. Potentielt kunne Earendel være det første kendte eksempel på Universets tidligste generation af stjerner.”

Opdagelsen er netop publiceret i Nature: Welch et al., "A Highly Magnified Star at Redshift 6.2"

Andre pressemeddelelser

 

 

 

Kontakt

Victoria Strait
The Cosmic Dawn Center
Niels Bohr Institutet
Københavns Universitet
Mail: Victoria.Strait@nbi.ku.dk

Peter Laursen
Astrofysiker
The Cosmic Dawn Center
Niels Bohr Institutet
Københavns Universitet
Mail: pela@nbi.ku.dk
Mobil: +4530265969

Sune Toft
Professor
The Cosmic Dawn Center
Niels Bohr Institutet
Københavns Universitet
Mail: sune@nbi.ku.dk

Michael Skov Jensen
Journalist
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet (SCIENCE)
Københavns Universitet
Mobil: 93 56 58 97
Mail: msj@science.ku.dk

Læs også