天文學家使用哈勃發現迄今為止觀測到的最遙遠的恆星系統

據The Verge報道，由於哈勃望遠鏡和一個巨大的星系團，天文學家們迄今為止所見過的最遙遠的恆星–或者可能是兩顆恆星–剛剛被揭示出來。天文學家們通過“引力透鏡”在在遠離地球的地方發現了這個恆星系統。像放大鏡一樣，引力透鏡揭示了一些小而隱蔽的東西：一個來自早期宇宙的恆星系統。

這個遙遠的恆星系統的正式名稱是WHL0137-LS，但是發現它的天文學家給它起了個綽號“Earendel”，這個詞來自古英語，意思是 “晨星”或“晨光”。

根據《自然》雜誌上一篇描述這一發現的新論文的作者，我們今天看到的Earendel系統是在大爆炸后僅僅9億年內開始發光的。在這些光到達哈勃太空望遠鏡之前，已經過了整整128億年，在引力的幸運作用下，這些光被放大成了哈勃圖像傳感器上的一小塊光子斑。Earendel比太陽和地球早82億年，比我們星球的第一批動物早121億年。

即使按照古代恆星的標準，Earendel也是非常突出的：天文學家觀察到之前的記錄保持者，綽號Icarus，因為它出現在94億年前–比這個新記錄保持者晚了34億年。即使是已知的最古老的超新星，通常是在浩瀚的時空中最明亮和最容易被發現的單個天體，也比Earendel年輕。

Earendel的“家鄉”星系—Sunrise Arc，其名稱來自於那個使這一發現成為可能的引力透鏡效應。

約翰斯·霍普金斯大學的天文學家、《自然》雜誌論文的主要作者Brian Welch說：“這個星系看起來被放大了，被拉伸成一個細長的新月形，這是由於前景中一個巨大的星系團的引力透鏡效應。”

Welch告訴The Verge，他是在研究引力透鏡本身時偶然發現Earendel的。引力透鏡，就像放大鏡一樣，往往會使圖像變形和扭曲，並有較高和較低的放大率區域。引力透鏡的使用比較棘手。

在引力透鏡中，有一條叫做“臨界曲線”的線，那裡的放大率最強。通過引力透鏡看到的天體會被反射到臨界曲線上，出現多次。從我們在地球上的角度看，它們與曲線的線條越接近，它們就越被放大。

“我正在創建一個星系團透鏡效應的模型，目的是測量Sunrise Arc的放大率，”Welch說。“模型一直在預測，弧線上的這個亮點應該有極高的放大率。”

Welch意識到，這個亮點是一個與臨界曲線非常接近的天體–如此之近，如此之小，甚至哈勃銳利的“眼睛”也能將其加倍的反射圖像作為一個單一的污點來解決。離臨界曲線如此之近，也意味着不管它是什麼，在到達哈勃之前，它已經被放大了1000到40000倍之間。不管它在哈勃看來有多小、多微弱，事實上，它要小得多–在Sunrise Arc星系的規模上是很小的。

Welch說：“隨着我對它的深入研究，我發現這個源頭太小了，除了一顆單獨的恆星（或雙星系統）外，不可能是其他任何東西。”

古老的宇宙

Welch和一個由合作者組成的大型國際團隊花了三年半的時間，通過多次哈勃觀測研究Earendel，以確認他們看到的是真實的東西，而不是光的瞬時效應。

Welch說，這種時間和努力是值得的，因為這些非常古老的恆星可以告訴我們關於宇宙歷史的事情。

Welch表示：“通過遙遠的天體，我們看到了宇宙的過去，看到了宇宙看起來與今天非常不同的時期。我們知道星系在這個早期的時候看起來是不同的，我們也知道之前有相對較少的幾代恆星出現。”

恆星是我們宇宙中重元素的“工廠”，當氫和氦等較輕的原子通過核聚變融合在一起，形成碳、氧、甚至鐵等較重的物質時形成的。Welch說，在我們宇宙歷史的那個早期階段，Earendel在其系統中可能很少有比氦氣更重的物質。

Welch說：“詳細研究這顆恆星為我們提供了一個新的窗口，了解這些早期的恆星是什麼樣的，以及它們與附近宇宙中的恆星有何不同。”

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）於2021年12月發射，目前正在為科學運作做準備。作者在論文中寫道，它的光學系統比哈勃的更清晰，應該能夠證實他們的結論，即Earendel是一個單一的恆星系統，而不是一個混雜在一起的恆星系統群。他們還希望看到Earendel是一顆單獨的恆星還是雙星系統，了解更多關於這顆恆星的溫度和質量，以及其他屬性。

JWST將忙於完成一份科學願望清單，正如The Verge之前報道的那樣，在天文學家們期待發射的這些年裡，這份清單已經變得很長。這將包括研究系外行星以及古代宇宙–包括像Earandel這樣在黎明時分發光的恆星系統。