A rendkívül távoli, így az ősrobbanáshoz időben legközelebbi csillagok a világegyetem történetének legkorábbi fejezeteibe engednek bepillantást, ezért különösen érdekesek a kozmológusok és asztrofizikusok számára. 2022-ben a Hubble-űrtávcső saját korábbi rekordját megdöntve fedezte fel a ma ismert legősibb csillagot, az Earendelt. A világegyetem ma 13,8 milliárd éves, ám amikor ennek a csillagnak az általunk ma megfigyelhető fénye elindult felénk, az univerzum még egymilliárd éves sem volt.

A csillag felfedezése és a távolságának megállapítása azonban csak az első lépés volt. Ezután jutott szerephez a James Webb-űrtávcső. A Webb első mérései segítségével az asztrofizikusok megállapították az égitest színképosztályát, valamint a neki otthont adó galaxis típusát. A csillagról és gazdagalaxisáról, a Napkelet-ívről (Sunrise Arc) rögzített Webb-spektrumok további információval szolgálhatnak az égitest fényességéről, hőmérsékletéről és kémiai összetételéről is.

A legtávolabbi ismert csillag, az Earendel és a neki otthont adó Napkelet-ív nevű galaxis, valamint ezek környezete a James Webb-űrtávcső felvételén. A csillag és gazdagalaxisának képét a fényes előtérgalaxisok halmazának gravitációslencse-hatása erősítette fel 4000-szeresen és torzította ívessé. Forrás: NASA, ESA, CSA/Lévay G. Zoltán.

A James Webb NIRCam nevű műszerének (Near-Infrared Camera) közeli infravörös spektroszkópiai mérései révén a kutatók megállapították, hogy az Earendel egy nagy tömegű B színképtípusú csillag, aminek felszíni hőmérséklete több mint duplája a Napénak, luminozitása pedig egymilliószorosan haladja meg a saját csillagunk fényességét.

A Napkelet-ív nevű galaxisnak már a neve is sugallja, hogy a csillag felfedezéséhez az emberiség legnagyobb teljesítményű távcsövei mellett a természet gravitációslencse-hatás jelentette segítségére is szükség volt. A Hubble és a James Webb-űrtávcsövek is annak köszönhetően tudták észlelni az Earendelt és szülőgalaxisát, hogy fényüket egy szerencsésen elhelyezkedő, nagy tömegű előtérbeli galaxishalmaz, a WHL0137-08 felerősítette, miközben a szülőgalaxis képét ívessé torzította. A gravitációslencse-hatás a galaxist 4000-szeresen felnagyította, fényét az Earendelével együtt pedig hasonló mértékben felerősítette. Ennek az erős nagyításnak az ellenére maga a csillag továbbra is egyetlen fénypontként jelenik meg az űrtávcsövek felvételein.

Az Earendelhez hasonló nagy tömegű csillagok gyakran rendelkeznek kísérőcsillaggal. A csillagászok a rendkívüli távolság miatt nem várták, hogy ha van is társa, az a James Webb felvételén elkülönülten megjelenjen az Earendel mellett. Ám pusztán csak a csillag színeinek tanulmányozása azt sugallja, hogy az Earendel körül talán keringhet egy hűvösebb, vörösebb kísérő. Ennek fényét a kozmológiai vöröseltolódás olyan hullámhossz-tartományba tolta, ami a Hubble műszereivel már nem elérhető, de a James Webb infravörös érzékenységének köszönhetően kimutatható.

A gravitációslencse-hatás miatti nagyításnak köszönhetően a James Webb a gazdagalaxis, a Napkelet-ív szerkezetét is képes tanulmányozni, ami különleges lehetőség a kevesebb mint egymilliárd éves fiatal világegyetem viszonyainak megismerésére. A galaxisban a fiatal csillagkeletkezési régiók mellett viszonylag idősebb, egészen kicsi, akár 10 fényév átmérőjű csillaghalmazok is láthatóak. Az Earendelnek otthont adó csillagkeletkezési régió kevesebb mint ötmillió éves, míg egy szomszédos, a gravitációs lencsézés különlegessége miatt megkettőzött képű, valamivel idősebb, már megállapodott csillaghalmaz legalább tízmillió éves korú. A csillagászok megállapították, hogy ez egy gravitációsan kötött képződmény, így valószínűleg még ma is létezik. Ez a halmaz bepillantást enged abba, hogy hogyan nézhettek ki a Tejútrendszer gömbhalmazai 13 milliárd évvel ezelőtti keletkezésükkor.

A csillagászok jelenleg is elemzik a Webb/NIRCam Earendelről és a Napkelet-ívről rögzített adatait, hogy megállapítsák pontos kémiai összetételüket és távolságukat. Az Earendel óta a Hubble további ősi, bár valamivel kevésbé távoli csillagokat is talált ugyanazzal a módszerrel. A James Webb méréseivel együtt az asztrofizikusok így új ablakot nyitottak a fiatal világegyetemre, ahol eddig a galaxisok voltak a legkisebb megfigyelhető képződmények.

A legkorábbi csillaggeneráció tagjainak felfedezése még várat magára, ám a csillagászok óvatosan bíznak abban, hogy ezzel a módszerrel hamarosan rábukkannak az első olyan csillagra, ami csak az ősrobbanásban keletkezett nyersanyagokból – kizárólag hidrogénből és héliumból – áll.

Forrás: WebbTelescope.org