Когда известный британский писатель Джон Рональд Руэл Толкин, более известный как Дж.Р.Р. Толкиен, написал летом 1914 года «Путешествие Эренделя, вечерней звезды», на ферме своей тети в Англии, он никогда не думал, что более 100 лет спустя это создало имя будет названа самой дальней звездой, когда-либо открытой человечеством.
Космический телескоп НАСА «Хаббл» установил необычайно новый эталон: обнаружение света звезды, существовавшей в течение первого миллиарда лет после рождения Вселенной в результате Большого Взрыва, что делает ее самой удаленной одиночной звездой, которую когда-либо видели до этой даты.
Находка - это большой скачок в прошлое, чем предыдущий рекорд одиночной звезды; это было замечено Хабблом в 2018 году. Эта звезда существовала, когда Вселенной было около 4 миллиардов лет, или 30 процентов ее нынешнего возраста, в то время, когда астрономы называют «1.5 красным смещением». Ученые используют термин «красное смещение», потому что по мере расширения Вселенной свет от удаленных объектов растягивается или «смещается» в более длинные, красные волны по мере продвижения к нам.
Недавно обнаруженная звезда находится так далеко, что ее свету потребовалось 12,9 миллиарда лет, чтобы достичь Земли, и нам кажется, что Вселенной было всего 7 процентов от ее нынешнего возраста, со смещением красного цвета 6,2. Самые маленькие объекты, замеченные ранее на таком большом расстоянии, — это скопления звезд в примитивных галактиках.
«Сначала мы с трудом верили в это: она находилась намного дальше, чем предыдущая самая дальняя звезда с красным смещением», — говорит астроном Брайан Уэлч из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, ведущий автор статьи, описывающей открытие, опубликованной на 30 марта в журнале Nature. Открытие было сделано на основе данных, собранных в ходе программы исследования реионизации гравитационных линз Хаббла (RELICS) под руководством соавтора Дэна Коу из Научного института космического телескопа, также в Балтиморе.
«Обычно на этих расстояниях целые галактики видят небольшие пятна, в которых смешивается свет миллионов звезд», — говорит Уэлч. «Галактика, в которой находится эта звезда, была увеличена и искажена гравитационными линзами, превратившись в длинный полумесяц, который мы называем Дугой Рассвета». После детального изучения галактики Уэлч утверждает, что одним из элементов является чрезвычайно увеличенная звезда, которую он назвал Эрендель, что в переводе с древнего английского означает «утренняя звезда». Открытие обещает открыть неизведанную эру очень раннего звездообразования.
«Эрендель существовал так давно, что у него, возможно, не было такого же сырья, как у звезд вокруг нас сегодня», — пояснил Уэлч. «Изучение Эренделя станет окном в эпоху вселенной, с которой мы не знакомы, но это привело к всему, что мы знаем. Как будто мы читали очень интересную книгу, но начнем со второй главы, а теперь у нас будет возможность увидеть, как все начиналось», — говорит Уэлч.
Когда звезды выровняются
По оценкам исследовательской группы, масса Эренделя по меньшей мере в 50 раз превышает массу нашего Солнца и в миллионы раз ярче, соперничая с самыми массивными звездами из известных. Но даже такую яркую и массивную звезду невозможно было бы увидеть на таком большом расстоянии без естественного увеличения, вызванного огромным скоплением галактик, WHL0137-08, которое лежит между нами и Эренделем. Масса скопления галактик деформирует ткань пространства, создавая мощное естественное увеличительное стекло, которое практически не искажает и усиливает свет от удаленных объектов позади него.
Благодаря редкому совмещению со скоплением галактик, которые служат увеличительной линзой, звезда Эррендель появляется прямо на ряби в ткани пространства или очень близко к ней. Эта пульсация, которая определяется в оптике как «каустик», обеспечивает максимальное увеличение и яркость. Эффект аналогичен волнистой поверхности бассейна, которая создает яркие световые узоры на дне бассейна в солнечный день. Рябь на поверхности действует как линзы и фокусирует солнечный свет до максимальной яркости на дне бассейна.
Этот каустик выделяет звезду Эренделя из общего свечения своей родной галактики. Его яркость увеличивается в тысячу раз и более. На данный момент астрономы не могут определить, является ли Эрендель двойной звездой, хотя большинство массивных звезд имеют по крайней мере одну меньшую сопутствующую звезду.
Подтверждение с помощью Webb
Астрономы ожидают, что Эрендель будет значительно увеличиваться на долгие годы. Его будет наблюдать космический телескоп имени Джеймса Уэбба НАСА. Высокая чувствительность Уэбба к инфракрасному свету необходима, чтобы узнать больше об Эренделе, потому что его свет растягивается (смещается к красному) на более длинных инфракрасных длинах волн из-за расширения Вселенной.
«С помощью Уэбба мы надеемся подтвердить, что Earendel действительно звезда, а также измерить ее яркость и температуру», - сказал Коу. Это сузит исследование его типа и стадии жизненного цикла звезды. «Мы также надеемся обнаружить, что в Arc of Dawn отсутствуют тяжелые элементы, которые образуются в более поздних поколениях звезд. Это говорит о том, что Эрендель — редкая, массивная звезда, бедная металлами», — сказал Коу.
Композиция Эренделя будет представлять большой интерес для астрономов, поскольку она была сформирована до того, как Вселенная была заполнена тяжелыми элементами, создаваемыми последовательными поколениями массивных звезд. Если последующие исследования обнаружат, что Эрендель состоит исключительно из первичного водорода и гелия, это станет первым свидетельством легендарных звезд Population III, которые должны быть первыми звездами, родившимися после Большого взрыва. Хотя вероятность невелика, Уэлч признает, что это все равно заманчиво.
«С Уэббом мы можем видеть звезды даже дальше, чем Эрендел, что было бы невероятно захватывающе», — говорит Уэлч. «Мы вернемся как можно дальше. Мне бы очень хотелось, чтобы Уэбб побил рекорд Эренделя на дистанции».
Это историческое открытие было сделано международной группой исследователей во главе с Брайаном Уэлчем, ученым из Университета Джонса Хопкинса в США, и в которой также принимала участие Хосе Мария Диего.
ПРОДОЛЖАЙТЕ ЧИТАТЬ: