De Hubble-ruimtetelescoop ontdekt de dichtstbijzijnde en verste bekende ster

Sterrenlicht, stralende ster, hoe ver de nacht lijkt.

Astronomen maakten woensdag de ontdekking bekend van de verste en oudste ster ooit gezien, een lichtpuntje dat 12,9 miljard jaar geleden helderder werd, of slechts 900 miljoen jaar na de oerknal die het heelal deed ontstaan.

Dit betekent dat het licht van de ster 12,9 miljard lichtjaar heeft afgelegd om de aarde te bereiken.

Het resultaat was onderdeel van een poging om te gebruiken Hubble Ruimtetelescoop Om te zoeken naar enkele van de oudste en verste sterrenstelsels in het heelal. Door een gelukkig toeval konden astronomen een enkel stersysteem onderscheiden binnen een van die sterrenstelsels.

zei Brian Welch, een afgestudeerde student aan de Johns Hopkins University in Baltimore, en auteur van Een onderzoekspaper dat woensdag in het tijdschrift Nature is gepubliceerd, beschrijft de ontdekking.

Meestal zijn verre objecten te donker om te zien. Maar Einsteins algemene relativiteitstheorie, die beschrijft hoe zwaartekracht de ruimte buigt, biedt een bruikbare oplossing. Een nabijgelegen massieve melkwegcluster kan fungeren als een lens om het licht van sterren en verre melkwegstelsels erachter te versterken.

Een onderzoek met behulp van de Hubble Space Telescope onderzocht 41 galactische clusters. “Als je naar een groep echt massieve clusters van sterrenstelsels kijkt, is de kans groot dat je daarachter een aantal zeer massieve objecten zult vinden”, zei dhr. Welch.

Welch zei dat een galactische cluster de helderheid van het object erachter doorgaans tot 10 keer vergroot.

Het licht wordt echter niet gelijkmatig vergroot. Rimpelingen in de ruimtetijd kunnen lichtgevende vlekken creëren, zoals rimpelingen op het oppervlak van een zwembad die patronen van lichtgevende vlekken op de bodem van het zwembad creëren. Bij het onderzoeken van een ver, vergroot sterrenstelsel ontdekten astronomen dat een lichtpunt in lijn was met een van de rimpelingen en dat de helderheid ervan duizendvoudig of meer werd versterkt.

“Het melkwegstelsel is een beetje uitgestrekt in deze lange halvemaanvormige boog”, zei dhr. Welch. “Dan is de ster daar maar een onderdeel van.”

Terwijl het universum uitdijt, bewegen verre objecten sneller. Dit verschuift de frequentie van het licht naar langere golflengten. De ster die door dhr. Welch en zijn collega’s is gespot, heeft wat astronomen een roodverschuiving van 6,2 noemen, ruim boven het vorige record voor de verste individuele ster. Deze ster, die in 2018 werd gerapporteerd, had een roodverschuiving van 1,5, wat overeenkomt met toen het universum ongeveer vier miljard jaar oud was.

De onderzoekers noemden de nieuwe ster Earendel – in het Oudengels de “morgenster”. Als het een enkele ster is, schatten astronomen dat het een massieve ster is – ongeveer 50 keer de massa van onze zon. Het kan ook een twee- of meersterrensysteem zijn.

De uitlijning van Earendel en de melkweggroep zullen jaren meegaan, dus Earendel zal een van de doelen zijn tijdens het eerste jaar van waarnemingen door de nieuw gelanceerde groep. James Webb Ruimtetelescoopdie een grotere spiegel heeft dan Hubble en licht verzamelt op langere infrarode golflengten.

De waarnemingen van Webb zullen helderheid kunnen meten over een spectrum van golflengten. Dit zal astronomen helpen de temperatuur van de ster te bepalen. “We hebben dat spectrum echt nodig om met enige zekerheid te kunnen zeggen dat dit een ster is in vergelijking met iets anders”, zei de heer Welch.

De heer Welch zei dat latere, meer gedetailleerde observaties door Webb Earendels samenstelling zouden kunnen bepalen. De oerknal produceerde alleen de lichtste elementen, zoals waterstof en helium. De eerste sterren zullen dus naar verwachting lagere concentraties zwaardere elementen bevatten, die ontstaan ​​door fusiereacties binnen sterren en in de explosies van stervende sterren. De huidige hypothese is dat met minder zwaardere elementen de eerste sterren groot en helder zouden moeten zijn.

“Het ziet er erg heet en erg massief uit”, zei Stephen Finkelstein, een astronoom aan de Universiteit van Texas in Austin die niet betrokken was bij het onderzoek, over Earndale.

Deze ster alleen zou echter niet voldoende zijn om de toestand van de grootste sterren in het vroege heelal te bewijzen. “Maar hij steunt dat zeker”, zei Dr. Finkelstein. “Als je een groot aantal begint te vormen, en veel van hen lijken erg massief te zijn, zal het bewijs steeds sterker worden dat zwaardere sterren de norm zijn in het verre universum.”

De Webb-telescoop zou ook verre vergrotende sterren zoals Earendel moeten kunnen vinden, hoewel het aantal sterren dat toevallig op een rij staat met een zwaartekrachtlens onzichtbaar blijft. Het kan zelfs enkele sterren identificeren met een roodverschuiving tussen 10 en 20, wat overeenkomt met een periode tussen 100 miljoen en 500 miljoen jaar na de oerknal.

“Dat is precies in dat venster als we denken dat de eerste sterren zich vormen,” zei Dr. Finkelstein.