De Hubble-ruimtetelescoop heeft nog een ander waarnemingsrecord gebroken: het beroemde observatorium heeft de verste 'gewone' ster gevonden die ooit is waargenomen, op een verbazingwekkende 9 miljard lichtjaar van de aarde - wat betekent dat de lichtwetenschappers minstens 9 miljard jaar geleden begonnen te reizen geleden. Ter vergelijking: de leeftijd van het heelal is ongeveer 13,8 miljard jaar.
Normaal gesproken zijn sterren die ver weg zijn te moeilijk om individueel te onderscheiden; een sterrenstelsel of een supernova (sterexplosie) is veel gemakkelijker te zien. Maar deze specifieke ster - geclassificeerd als een gewone ster, wat betekent dat een ster in de belangrijkste evolutiereeks die waterstof in helium fuseert - kwam aan het licht dankzij een zeldzame uitlijning, rapporteerden onderzoekers in een nieuwe studie. Wanneer een hoofdreeksster stopt met het verbranden van waterstof in zijn kern, verlaat hij de hoofdreeks. Dit leidt tot een reeks verschillende uitkomsten voor sterren. Gewoonlijk exploderen grotere sterren uit de hoofdreeks in supernova's, terwijl kleinere sterren in witte dwergen instorten.
Astronomen vonden de ster, bijgenaamd Icarus, door gravitatielens. Dit fenomeen verwijst naar hoe een enorme cluster van sterrenstelsels of een ander object licht van achterliggende objecten kan buigen, waardoor schemerige objecten vanuit het perspectief van de aarde veel helderder worden. [In foto's: kosmische lenzen onthullen uitbreiding van het heelal]
Meestal kan dit lensproces objecten tot 50 keer vergroten, maar astronomen hadden hier geluk: de pas ontdekte ster werd meer dan 2000 keer vergroot omdat een ster kort door de gezichtslijn tussen Hubble en Icarus ging, aldus onderzoekers in een verklaring van de University of California, Berkeley. Deze zeldzame glimp van een verre ster zou een venster kunnen geven op hoe sterren in het algemeen evolueren, vooral die welke extreem helder zijn, zei het team.
"Je kunt individuele sterrenstelsels zien, maar deze ster is minstens 100 keer verder weg dan de volgende individuele ster die we kunnen bestuderen, behalve supernova-explosies", zei hoofdonderzoeksauteur Patrick Kelly in de verklaring. Kelly was postdoctoraal onderzoeker aan de University of California, Berkeley, toen hij aan het onderzoek werkte, maar momenteel aan de faculteit van de University of Minnesota.
Icarus, meer formeel bekend als MACS J1149 Lensed Star 1 (LS1), verscheen toen Kelly een supernova volgde, SN Refsdal genaamd, die hij in 2014 ontdekte. De supernova werd ontdekt met behulp van een zwaartekrachtlens in het sterrenbeeld Leeuw; de lens werd gevormd door een melkwegcluster dat bekend staat als MACS J1149 + 2223.
"Voor het eerst zien we een individuele normale ster - geen supernova, geen gammastraaluitbarsting, maar een enkele stabiele ster - op een afstand van negen miljard lichtjaar", aldus co-auteur Alex Filippenko , zei een astronoom aan UC Berkeley in dezelfde verklaring. Deze lenzen zijn geweldige kosmische telescopen. '
Kelly's team onderzocht de kleuren die uit het licht van Icarus kwamen en ontdekte dat het een blauwe superreus was. Dit soort ster is massiever en groter dan onze zon en schijnt tot honderdduizenden keren helderder. Toch was Icarus zo ver weg dat astronomen het nooit zouden hebben gezien zonder krachtige lensvorming. Kelly vermoedde dat de ster veel meer uitvergroot was dan de supernova - een hypothese die later door modellen werd bevestigd.
"Door de lens te modelleren, concludeerden zij [astronomen] dat de enorme schijnbare verheldering van Icarus waarschijnlijk werd veroorzaakt door een uniek effect van zwaartekrachtlensing", zeiden vertegenwoordigers van UC Berkeley in de verklaring. "Terwijl een verlengde lens, zoals een cluster van sterrenstelsels, een achtergrondobject slechts tot 50 keer kan vergroten, kunnen kleinere objecten veel meer vergroten.
"Een enkele ster in een voorgrondlens, als deze precies is uitgelijnd met een achtergrondster, kan de achtergrondster duizenden keren vergroten", voegde ze eraan toe. 'In dit geval ging een ster ongeveer zo groot als onze zon kort direct door de gezichtslijn tussen de verre ster Icarus en Hubble, waardoor de helderheid meer dan 2000 keer werd vergroot.'
Gelukkig voor astronomen is Icarus goed geplaatst voor meer van deze uitlijningen. Terwijl sterren in de cluster MACS J1149 + 2223 bewegen, kan de helderheid van Icarus tot wel 10.000 keer worden verhoogd tijdens andere lensevenementen. Astronomen kunnen mogelijk meer van deze zeldzame gebeurtenissen in het algemeen vangen als ze op de juiste locatie kijken, voegde het team eraan toe.
"Er zijn overal zulke uitlijningen terwijl achtergrondsterren of sterren in lensstelsels zich verplaatsen, wat de mogelijkheid biedt om zeer verre sterren uit het vroege heelal te bestuderen, net zoals we gravitationele lensing hebben gebruikt om verre sterrenstelsels te bestuderen," Filippenko zei in de verklaring. 'Voor dit soort onderzoek heeft de natuur ons een grotere telescoop opgeleverd dan we kunnen bouwen.'
Icarus verscheen in Hubble-opnamen gemaakt tussen april 2016 en april 2017. In sommige waarnemingen verscheen een tweede ster die ofwel een spiegelbeeld van Icarus zou kunnen zijn, ofwel een andere ster met een zwaartekrachtlens.
Astronomen hebben ook donkere materie onderzocht - een weinig begrepen substantie die het grootste deel van het universum uitmaakt - met waarnemingen van Icarus. In tegenstelling tot wat sommige eerdere theorieën hadden beweerd, suggereren de nieuwe waarnemingen dat donkere materie niet bestaat uit primordiale zwarte gaten in clusters van sterrenstelsels.
Het nieuwe werk werd vandaag (2 april) gedetailleerd beschreven in het tijdschrift Nature Astronomy.
