Hubble-rymdteleskopet har brutit ytterligare ett observationsrekord: Det berömda observatoriet har hittat den mest avlägsna "vanliga" stjärnan som någonsin har observerats, på en häpnadsväckande 9 miljarder ljusår från jorden - vilket innebär att ljusforskarna började resa minst 9 miljarder år sedan. Som jämförelse är universumets ålder ungefär 13,8 miljarder år.
Normalt är stjärnor som är långt borta för svåra att ta fram individuellt; en galax eller en supernova (stjärnexplosion) är mycket lättare att se. Men just denna stjärna - klassificerad som en vanlig stjärna, vilket betyder en stjärna i utvecklingssekvensen som smälter väte till helium - kom fram tack vare en sällsynt linje, rapporterade forskare i en ny studie. När en huvudsekvensstjärna upphör att bränna väte i dess kärna, lämnar den huvudsekvensen. Detta leder till en rad olika resultat för stjärnor. Vanligtvis exploderar större stjärnor utanför huvudsekvensen till supernovor, medan mindre stjärnor kollapsar i vita dvärgar.
Astronomer hittade stjärnan, som har smeknamnet Icarus, genom gravitationslinsning. Detta fenomen hänvisar till hur ett massivt galaxkluster eller annat objekt kan böja ljus från objekt bakom det, vilket gör dima objekt mycket ljusare ur jordens perspektiv. [I foton: Kosmiska linser avslöjar utbyggnaden av universum]
Vanligtvis kan denna linsprocess förstora objekt med upp till 50 gånger, men astronomer hade tur här: Den nyfundna stjärnan förstorades mer än 2000 gånger eftersom en stjärna kort passerade genom siktlinjen mellan Hubble och Icarus, sade forskare i ett uttalande från University of California, Berkeley. Detta sällsynta glimt av en avlägsen stjärna kan ge ett fönster i hur stjärnor i allmänhet utvecklas, särskilt de som är extremt lysande, säger teamet.
"Du kan se enskilda galaxer där ute, men denna stjärna är minst 100 gånger längre bort än nästa individuella stjärna vi kan studera, med undantag för supernovaexplosioner," sade huvudstudieförfattaren Patrick Kelly i uttalandet. Kelly var postdoktor vid University of California, Berkeley, när han arbetade på forskningen men är för närvarande vid fakulteten vid University of Minnesota.
Icarus, mer formellt känd som MACS J1149 Lensed Star 1 (LS1), dök upp när Kelly följde upp en supernova, kallad SN Refsdal, som han upptäckte 2014. Supernova upptäcktes med hjälp av en gravitationslins i konstellationen Leo; linsen bildades av ett galaxkluster känt som MACS J1149 + 2223.
"För första gången någonsin ser vi en individuell normal stjärna - inte en supernova, inte en gammastrålning, utan en enda stabil stjärna - på ett avstånd av nio miljarder ljusår," studerar medförfattare Alex Filippenko , sade en astronom vid UC Berkeley i samma uttalande. Dessa linser är fantastiska kosmiska teleskop. "
Kelly's team undersökte färgerna från Icarus ljus och fann att det var en blå supergiant. Denna typ av stjärna är mer massiv och större än vår sol och lyser upp till hundratusentals gånger ljusare. Fortfarande var Icarus så långt borta att astronomer aldrig skulle ha upptäckt det utan kraftfull linsning. Kelly misstänkte att stjärnan var mycket mer förstorad än supernova - en hypotese som senare framkom genom modellering.
"Genom att modellera linsen drog de [astronomerna] slutsatsen att den enorma uppenbara ljusningen för Icarus förmodligen orsakades av en unik effekt av gravitationslinser," sade UC Berkeley-företrädarna i uttalandet. "Medan ett utökat objektiv, som ett galaxklynge, bara kan förstora ett bakgrundsobjekt upp till 50 gånger, kan mindre objekt förstora mycket mer.
"En enda stjärna i en förgrundsobjektiv, om den exakt är i linje med en bakgrundsstjärna, kan förstora bakgrundsstjärnan tusentals gånger", tillade de. "I det här fallet passerade en stjärna i storleken på vår sol kort direkt genom siktlinjen mellan den avlägsna stjärnan Icarus och Hubble och ökade dess ljusstyrka mer än 2000 gånger."
Lyckligtvis för astronomer är Icarus väl placerad för fler av dessa anpassningar. När stjärnor i klustret MACS J1149 + 2223 rör sig kan Icarus ljusstyrka ökas så mycket som 10.000 gånger under andra linshändelser. Astronomer kanske kan fånga fler av dessa sällsynta händelser i allmänhet om de ser på rätt plats, tillade teamet.
Filmerko sade i uttalandet. "För denna typ av forskning har naturen försett oss med ett större teleskop än vi möjligen kan bygga."
Icarus dök upp i Hubble-bilder tagna mellan april 2016 och april 2017. En andra stjärna dök upp i några observationer som kan vara antingen en spegelbild av Icarus eller ännu en stjärna som linsas gravitativt.
Astronomer testade också mörk materia - ett lite förstått ämne som utgör större delen av universum - med observationer av Icarus. I motsats till vad vissa tidigare teorier hade uttalat antyder de nya observationerna att mörk materia inte består av ursprungliga svarta hål i galaxkluster.
Det nya arbetet detaljerades idag (2 april) i tidskriften Nature Astronomy.
