При изучении самых отдаленных объектов во Вселенной астрономы часто полагаются на технику, известную как гравитационное лицензирование. Основанная на принципах теории относительности Эйнштейна, эта методика предполагает использование большого распределения вещества (такого как галактическое скопление или звезда) для увеличения света, исходящего от удаленного объекта, что делает его ярче и больше.
Эта методика позволила изучить отдельные звезды в далеких галактиках. В недавнем исследовании международная команда астрономов использовала галактическое скопление, чтобы изучить самую дальнюю отдельную звезду, когда-либо замеченную во Вселенной. Несмотря на то, что наблюдаться в обычном порядке, присутствие скопления галактик на переднем плане позволило команде изучить звезду, чтобы проверить теорию о темной материи.
Исследование, которое описывает их исследование недавно появилось в научном журнале Природа Астрономия под названием «Чрезвычайное увеличение отдельной звезды при красном смещении 1,5 линзой галактического скопления». Исследование было проведено Патриком Л. Келли, доцентом Университета Миннесоты, и включало членов из обсерватории Лас-Кумбрес, Национальной оптической астрономической обсерватории, Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), Политехнической школы Лозанны. (EPFL), а также несколько университетов и исследовательских институтов.
Ради своего исследования профессор Келли и его сотрудники использовали в качестве линзы галактическое скопление, известное как MACS J1149 + 2223. Расположенный примерно в 5 миллиардах световых лет от Земли, этот галактический кластер находится между Солнечной системой и галактикой, в которой находится Икар. Комбинируя разрешение и чувствительность Хаббла с силой этого гравитационного объектива, команда смогла увидеть и изучить Икара, синего гиганта.
Икар, названный в честь греческого мифологического деятеля, который летел слишком близко к Солнцу, имеет довольно интересную историю. На расстоянии примерно 9 миллиардов световых лет от Земли звезда кажется нам такой же, какой она была, когда Вселенной было всего 4,4 миллиарда лет. В апреле 2016 года звезда временно высветилась в 2000 раз по сравнению со своей нормальной светимостью благодаря гравитационному усилению звезды в MACS J1149 + 2223.
Как объяснил профессор Келли в недавнем пресс-релизе UCLA, это временно позволило Икару впервые стать видимым для астрономов:
«Вы можете видеть отдельные галактики там, но эта звезда как минимум в 100 раз дальше, чем следующая отдельная звезда, которую мы можем изучать, за исключением взрывов сверхновых».
Келли и команда астрономов использовали кочка и MACS J1149 + 2223 для увеличения и мониторинга сверхновой в далекой спиральной галактике в то время, когда они обнаружили новую точку света недалеко. Учитывая положение нового источника, они определили, что он должен быть гораздо более сильно увеличен, чем сверхновая. Более того, предыдущие исследования этой галактики не показали источника света, что указывало на то, что он линзируется.
Как сказал Томмазо Треу, профессор физики и астрономии в колледже Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и соавтор исследования:
«Звезда настолько компактна, что действует как точечное отверстие и дает очень острый луч света. Луч проходит сквозь скопление галактик на переднем плане, выступая в роли космического увеличительного стекла ... Обнаружение большего количества таких событий очень важно для достижения прогресса в понимании фундаментального состава Вселенной.
В этом случае свет звезды предоставил уникальную возможность проверить теорию о невидимой массе (она же «темная материя»), которая пронизывает Вселенную. В основном, команда использовала точечный источник света, предоставленный фоновой звездой, чтобы исследовать промежуточное скопление галактик и посмотреть, не содержит ли оно огромное количество первичных черных дыр, которые считаются потенциальным кандидатом в темную материю.
Считается, что эти черные дыры образовались во время рождения Вселенной и имеют массы в десятки раз больше Солнца. Тем не менее, результаты этого теста показали, что световые колебания от фоновой звезды, которые были проверены кочка тринадцать лет опровергайте эту теорию. Если бы темная материя действительно состояла из крошечных черных дыр, свет, исходящий от Икара, выглядел бы совсем иначе.
С тех пор как он был открыт в 2016 году с использованием метода гравитационного линзирования, Icarus предоставил астрономам новый способ наблюдения и изучения отдельных звезд в далеких галактиках. При этом астрономы могут получить редкий и детальный взгляд на отдельные звезды в ранней Вселенной и увидеть, как они (а не только галактики и скопления) эволюционировали с течением времени.
Когда Космический телескоп Джеймса Вебба (JWST) развернут в 2020 году, астрономы рассчитывают еще лучше взглянуть и узнать намного больше об этом таинственном периоде космической истории.
