Ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τον αστροφυσικό Brian Welch του πανεπιστήμιου Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη, εντόπισε το φως ενός πολύ μακρινού αστέρα με τη βοήθεια του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Hubble. Σύμφωνα με τους ερευνητές, το συγκεκριμένο άστρο υπήρχε χρονολογικά μέσα στα πρώτα στάδια της ύπαρξης του Σύμπαντος, ενώ το φως του για να ταξιδέψει σε εμάς διάνυσε μια εξαιρετικά μεγάλη απόσταση. Πρόκειται για το πιο απομακρυσμένο άστρο που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα, μιας και αυτό εμφανίζεται σε εμάς όπως ήταν όταν το Σύμπαν βρισκόταν μόλις στο 7% της ηλικίας του.
Εικόνα: NASA, ESA, B. Welch (JHU), D. Coe (STScI), A. Pagan (STScI)
Το όνομα του αστέρα είναι Earendel, το οποίο στα παλαιά αγγλικά σημαίνει “άστρο της αυγής” και η ύπαρξή του χρονολογείται περίπου στα 900 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτό σημαίνει, πως το φως του χρειάστηκε γύρω στα 12,9 δισεκατομμύρια έτη μέχρι να φτάσει στη Γη. Ο παραπάνω υπολογισμός βασίζεται στο γεγονός ότι η ηλικία του σύμπαντος είναι προσεγγιστικά 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Το αμέσως επόμενο πιο απομακρυσμένο άστρο που είχε ανακαλυφθεί αντιστοιχούσε σε μια εποχή που το Σύμπαν είχε ηλικία 4 δισεκατομμύρια έτη.
Βέβαια, η απόσταση του Earendel είναι αρκετά μεγαλύτερη από αυτή των 12.9 δισεκατομμυρίων ετών εξαιτίας της διαστολής του σύμπαντος. Μάλιστα, όπως αναφέρει ο Brian Welch, «κανονικά σε αυτές τις αποστάσεις, ολόκληροι γαλαξίες ή σμήνη αστέρων μοιάζουν με μικρές μουντζούρες». Εξάλλου, το φως όλων των πηγών ακτινοβολίας δυσκολεύει την παρατήρηση ενός και μόνο άστρου. Πράγματι, η ικανότητα παρατήρησης των τηλεσκοπίων βασίζεται άμεσα στο ποσό της ακτινοβολίας που συγκεντρώνεται στη συλλεκτική τους επιφάνεια. Τα μακρινά αντικείμενα, πόσο μάλλον τα πολύ μακρινά, είναι αρκετά αμυδρά κάτι το οποίο περιορίζει εμφανώς την ευκρινή παρατήρησή τους.
Η επιτυχία της ανακάλυψης του Earendel βασίστηκε σε δεδομένα από το ερευνητικό πρόγραμμα RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey). Μέσω παρατηρήσεων διάφορων αστρονομικών αντικειμένων που δρουν ως μεγεθυντικοί φακοί το RELICS μπορεί και εντοπίζει μακρινούς γαλαξίες, των οποίων το φως έχει υποστεί μεταβολές στο φάσμα του. Ουσιαστικά, η μετατόπιση του φάσματος γίνεται προς το ερυθρό μέρος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, φαινόμενο γνωστό ως ερυθρά μετατόπιση. Αυτά τα μεγεθυντικά αντικείμενα ονομάζονται βαρυτικοί φακοί και η συνεισφορά τους στον κλάδο της αστροφυσικής είναι ιδιαίτερα σημαντική.
Εικόνα: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), Επεξεργασία εικόνας: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)
Σε γενικές γραμμές, ένας βαρυτικός φακός εκτρέπει πολύ περισσότερο το φως ενός αντικειμένου που περνά κοντά από το κέντρο του, παρά όταν περνά πιο μακριά του. Αν η φωτεινή πηγή, ο βαρυτικός φακός και ο παρατηρητής βρίσκονται ακριβώς στην ίδια ευθεία, η αρχική πηγή θα εμφανισθεί ως ένας δακτύλιος γύρω από το σώμα που δρα ως φακός. Σε αντίθετη περίπτωση, ο παρατηρητής θα δει μονάχα ένα τμήμα του δακτυλίου. Οι βαρυτικοί φακοί δρουν με τον ίδιο τρόπο σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Επίσης, είναι πολύ πιθανό ένας ισχυρός φακός, όπως ένας γαλαξίας ή σμήνος γαλαξιών, να παράγει δύο ή περισσότερα διαφορετικά είδωλα της πηγής.
Με βάση τα όσα περιγράφηκαν, εξαιτίας της παραμόρφωσης του χωροχρόνου από ογκώδη αστρονομικά αντικείμενα, το φως της πηγής συνήθως ενισχύεται και η πηγή φαίνεται αρκετά μεγεθυμένη. Το φαινόμενο αυτό προβλέφθηκε για πρώτη φορά από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Albert Einstein.
Στην περίπτωση του Earendel, ως βαρυτικός φακος δρα το γαλαξιακό σμήνος WHL0137-08, το οποίο βρίσκεται ανάμεσα σε εμάς και το άστρο. Η ερευνητική ομάδα εκτιμά πως ο Earendel έχει μάζα τουλάχιστον 50 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας και είναι εκατομμύρια φορές πιο φωτεινό, κατατάσσοντάς το ανάμεσα στα πιο “βαριά” και λαμπρά άστρα που έχουν, μέχρι στιγμής, ανιχνευθεί. Όμως, χωρίς τη βοήθεια του γαλαξιακού σμήνους, το οποίο δρα ως φυσικός μεγεθυντικός φακός, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, δε θα ήταν σε καμία περίπτωση δυνατή η ανίχνευση του αστέρα.
Εικόνα: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), Επεξεργασία εικόνας: NASA, ESA, A. Pagan (STScI)
Όπως φαίνεται στην πάνω εικόνα, η θέση του Earendel στον δακτύλιο που έχει δημιουργηθεί γύρω από το βαρυτικό φακό συμπίπτει με τη γραμμή μέγιστης μεγέθυνσης. Τα αντικείμενα που βρίσκονται σε εκείνες τις περιοχές υφίστανται τις μεγαλύτερες επιδράσεις του φαινομένου, με αποτέλεσμα την μεγαλύτερη ενίσχυση της λαμπρότητάς τους. Συνεπώς, αυτός είναι ο βασικότερος λόγος χάρη στον οποίο η ερευνητική ομάδα κατάφερε να ανιχνεύσει τον αστέρα. Παράλληλα, εξαιτίας της ισχυρής επίδρασης του βαρυτικού φακού, φαίνεται να δημιουργείται καθρεπτισμός ενός αστρικού σμήνους. Σημειώνεται, επίσης, ότι ο Earendel δεν περιφέρεται μόνος του στο διάστημα, αλλά βρίσκεται εντός ενός γαλαξία, ο οποίος ονομάστηκε Sunrise Arc.
Παρ’ όλα αυτά, οι αστρονόμοι αδυνατούν να κάνουν περισσότερες αναλύσεις όσον αφορά την προέλευση και τη χημική σύσταση του αστέρα. Επιπρόσθετα, είναι αρκετά δύσκολο να προσδιοριστεί εάν ο Earendel βρίσκεται σε κάποιο πολλαπλό αστρικό σύστημα καθώς, όπως έχει παρατηρηθεί, τα περισσότερα άστρα τόσο μεγάλης μάζας, συνήθως, έχουν τουλάχιστον έναν αστέρα συνοδό.
Το άστρο θα αναλυθεί περαιτέρω από το νέο και πιο ισχυρό διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, το οποίο θα τεθεί σε πλήρη λειτουργία τον Ιούνιο του 2022, στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος #2282.
Η συγκεκριμένη μελέτη δημοσιεύτηκε επίσημα στο επιστημονικό περιοδικό Nature.
