Rendkívüli új rekordot állított fel a NASA Hubble-űrteleszkópja: egy olyan csillagok fényképezett le, ami az univerzum keletkezése utáni első milliárd évben létezett – ezzel pedig a valaha látott legtávolabbi csillagot sikerült lefényképezni. A felfedezéssel hatalmasat ugrottunk vissza az időben, az előző rekordert ugyanis 2018-ban kapta lencsevégre a Hubble, ami az univerzum keletkezése után körülbelül 4 milliárd évvel létezett. Ez az univerzumunk mai korának mintegy 30%-a, avagy csillagászati szakszóval élve 1,5-ös vöröseltolódás. Ahogyan a világegyetem tágul, a távoli objektumok felénk haladó fénye a hosszabb, vörösebb hullámhosszak felé tolódik, ezt nevezzük kozmológiai vöröseltolódásnak.

A Hubble-űrteleszkóp felvételén látható a valaha megfigyelt legtávolabbi csillag, az Earendel felvétele. (Forrás: Science: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Image processing: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI))

Az új rekorder olyan messze van tőlünk, hogy a fényének 12,9 milliárd évre volt szüksége ahhoz, hogy elérje a Földünket. Mi most abban az állapotában látjuk, mikor az univerzumunk kora alig 7%-a volt a mainak, 6,2 vöröseltolódásnál. A legkisebb objektumok, amiket eddig sikerült ilyen távolságban megfigyelni, korai galaxisokba ágyazott csillaghalmazok voltak.

Brian Welch, a felfedezésről március 30-án publikált Nature tanulmány vezető szerzőjének elmondása szerint először nem is akarták elhinni, hogy ennyivel távolabbi csillagot fedeztek fel az előző rekordernél. Az eredményeket a Hubble RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) felmérési programja során gyűjtött adatoknak köszönhetik. Általában ilyen távolságban teljes galaxisok is mindössze apró, elkent foltoknak tűnnek a bennük található csillagok millióinak összeolvadó fénye miatt. Az új rekorder csillag galaxisa a gravitációs lencsehatásnak köszönhetően hosszú, holdsarló alakúra torzult, ezért a Sunrise Arc (Napfelkelte Ív) becenevet kapta. Miután alaposan tanulmányozták a galaxist, megállapították, hogy az egyik jel benne egy extrém módon felnagyított csillag, ami az Earendel nevet kapta (ez óangol nyelven hajnali csillagot jelent). A felfedezéssel út nyílt a korai csillagkeletkezés eddig ismeretlen korszakába.

A majdnem 13 milliárd év távolságából megpillantott csillag, az Earendel fényképe. Pontozott vonallal látható a téridőnek az a fodrozódása, ami felnagyította a galaxis képét, lehetővé téve, hogy ilyen hatalmas távolságból pillanthassuk meg a csillagot. A gravitációs lencsehatást egy a Hubble űrteleszkóp és az Earendel csillag között lévő galaxishalmaz tömege okozta. (Forrás: Science: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Image processing: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI))

„Az Earendel csillag annyira régen létezett, hogy akár nem ugyanazokból a nyersanyagokból épülhetett fel, mint amiket ma látunk magunk körül. Tanulmányozásával az univerzumunk egy olyan korszakába pillanthatunk bele, amiről eddig vajmi keveset tudunk, de elvezetett minket mindenhez, amit ma tudunk a csillagokról. Olyan ez, mintha egy nagyon izgalmas könyvet olvasnánk, de csak a második fejezettől kezdve; most pedig lehetőségünk nyílt visszalapozni, hogy megnézzük, hogyan kezdődött minden” – mondta Brian Welch.

A kutatócsoport becslései szerint a csillag tömege legalább ötvenszerese a mi Napunkénak, és több milliószor fényesebben ragyog, vetekedve az ismert legnagyobb tömegű csillagok fényével. De még egy ilyen fényes és nagy tömegű csillagot is lehetetlen lenne észrevennünk ekkora távolságból, ha nem segített volna a WHL0137-08 jelű, óriási galaxishalmaz természetes nagyítása. A galaxishalmaz tömege meghajlítja a teret, olyan erős természetes nagyítóként viselkedve, ami torzítja és nagyban felerősíti a mögötte látszó, távoli objektumok fényét (gravitációs lencsézés).

A nagyítóként viselkedő galaxishalmazzal való ritka együttállásának köszönhetően az Earendel pontosan ráesik, vagy extrém közel a tér egyik fodrozódásához. Ez a fodrozódás, amit az optikában kausztikaként ismerhetünk (például megfigyelhető napfény sütötte, vízzel töltött üvegpohár mellett az asztalon), maximális nagyítást és fényesedést okoz. Ugyanezt a jelenséget láthatjuk akkor is, mikor a hullámzó víz fénymintázatokat hoz létre a medence alján egy napsütéses napon. A vízfelszín fodrozódásai lencsékként viselkedve maximális fényességűre fókuszálják a Nap fényét a medence alján.

Ez a jelenség miatt az Earendel csillag szinte kiugrik a galaxisának általános fényéből, fényességét legalább ezerszeresére (vagy még többszörösére) növeli a kausztika. Ezen a ponton egyelőre nem lehet megmondani, hogy az Earendel kettőscsillag-e, bár a legtöbb nagy tömegű csillagnak legalább egy kisebb kísérője szokott lenni.

A valaha megfigyelt legtávolabbi csillag bejelentésének NASA videója.

Megerősítés a James Webb-űrteleszkóppal

A csillagászok arra számítanak, hogy az Earendel még évekig megfigyelhető lesz a nagyításnak köszönhetően. Ezért a NASA James Webb űrteleszkópjával is meg fogják figyelni, ami roppant érzékeny infravörös műszereivel kifejezetten a vöröseltolódott objektumok vizsgálatára is fel van készítve. Várhatóan a James Webb-űrteleszkóppal meg fogják erősíteni, hogy az Earendel valóban egy csillag, valamint megmérik pontosan a fényességét és a hőmérsékletét is. Ezekkel az információkkal már le lehet szűkíteni, hogy milyen típusú csillagról lehet szó, illetve, hogy a fejlődésének éppen milyen szakaszában jár. Arra számítanak, hogy a Sunrise Arc galaxisban kevés nehéz elemet találnak majd, amik majd csak a későbbi generációs csillagokban figyelhetőek meg (a legtöbb nehéz elem a szupernóva robbanások során jön létre). Ezek alapján arra számítanak, hogy az Earendel egy ritka, nagy tömegű, fémekben szegény csillag.

A csillag összetétele különösen érdekes, ugyanis még az előtt keletkezett, hogy az univerzumot a későbbi generációs csillagok feltöltötték volna nehezebb elemekkel. Ha a követő tanulmányokból kiderül, hogy az Earendel csillagot kizárólag primordiális hidrogén és hélium alkotja, akkor ez lenne az első bizonyítéka a legendás III. populációs csillagok létezésének. Létezésüket régóta feltették, az elmélet szerint ezek lehetnek az Ősrobbanás után keletkezett első csillagok. Bár a valószínűsége ennek elég kicsi, de ugyanakkor nagyon kecsegtető is.

A James Webb-űrteleszkóppal ráadásul akár még az Earendel csillagnál távolabbi, régebben keletkezett csillagokat is sikerülhet megfigyelni. „Annyira messze megyünk vissza, amennyire csak lehet. Én nagyon örülnék neki, ha a Webb megdöntené az Earendel rekordját is” – mondta Brian Welch.

Forrás: NASA