Lensli Yıldızlı Gündoğumu Ark Gökadası Earendel Kredi: Bilim: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), Görüntü İşleme: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)
Şanslı bir kozmik hizalanma, büyük patlamadan sonraki ilk milyar yılda tek bir ışık kaynağı ortaya çıkardı ve bu durum için büyük bir onay oluşturdu. James Webb Uzay Teleskobu çaylak yılında.
Hatta NASAgüçlü Hubble uzay teleskobu son keşfinde de kanıtlandığı gibi, bazı yardımlardan faydalanabilir: rekor kıran bir yıldız o kadar uzak ki, onu tespit etmek için teleskopun gelişmiş enstrümantasyonunun ve doğanın doğal büyüteçlerinin bir kombinasyonu gerekliydi. Gökbilimciler tarafından Earendel takma adı verilen yıldız, ışığını evrenin ilk milyar yılında yaydı. Bu, Hubble’ın büyük patlamadan yaklaşık 4 milyar yıl sonra bir yıldız tespit ettiği 2018’deki önceki mesafe rekorunun ötesinde önemli bir sıçrama. Hubble, yerçekimi merceklenmesi adı verilen bir etki olan devasa gökada kümesi WHL0137-08’in kütlesi tarafından çarpıtılmış uzaya bakarak bir destek aldı. Earendel, kümenin kütlesi tarafından yaratılan ve ışığını Hubble tarafından algılanacak kadar büyüten uzay dokusundaki bir dalganın üzerinde veya çok yakınında hizalandı. NASA’nın James Webb Teleskobu, Earendel’in parlaklığı, sıcaklığı ve bileşimi hakkında bilgi edinmek için takip edecek. Earendel’in evrenin ilk nesil yıldızlarından biri olma ihtimali zayıf olsa da, gökbilimciler erken evrenin çevresine ilişkin kavrayışları için sabırsızlanıyorlar.
Earendel lakaplı yıldız (okla gösterilen), uzay-zamandaki bir dalgalanma boyunca konumlanmıştır ve bu da ona aşırı büyütme sağlar ve gökyüzünde kırmızı bir leke olarak görünen ev sahibi gökadasından görüş alanına çıkmasına olanak tanır. Tüm sahne, aradaki uzayda devasa bir gökada kümesi tarafından yaratılan ve gökadanın özelliklerinin görülmesine izin veren, ancak aynı zamanda görünüşlerini çarpıtan bir çarpık mercek aracılığıyla izlenir – gökbilimcilerin kütleçekimsel merceklenme dediği bir etki. Earendel’in her iki tarafındaki kırmızı noktalar, kütleçekimsel mercekleme distorsiyonunun bir sonucu olarak, dalgalanmanın her iki tarafında yansıtılan bir yıldız kümesidir. Gündoğumu Arkı adı verilen tüm galaksi üç kez görünür ve uzunluğu boyunca düğümler daha çok aynalanmış yıldız kümeleridir. Earendel’in en aşırı büyütme çizgisi boyunca yer alan benzersiz konumu, bir küme olmamasına rağmen tespit edilmesini sağlar. Kredi: Bilim: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), Görüntü İşleme: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)
NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, olağanüstü yeni bir kriter belirledi: evrenin doğumundan sonraki ilk milyar yıl içinde var olan bir yıldızın ışığını büyük patlamada tespit etmek – bugüne kadar görülen en uzak bireysel yıldız.
Buluntu, önceki tek yıldızlı rekor sahibine göre zamanda büyük bir sıçrama; Hubble tarafından 2018’de tespit edildi. Bu yıldız, evren yaklaşık 4 milyar yaşında veya şu anki yaşının yüzde 30’u iken, gökbilimcilerin “kırmızıya kayma 1.5” olarak adlandırdığı bir zamanda var oldu. Bilim adamları “kırmızıya kayma” kelimesini kullanıyorlar çünkü evren genişledikçe, uzaktaki nesnelerden gelen ışık bize doğru hareket ederken daha uzun, daha kırmızı dalga boylarına “kayıyor” ya da uzuyor.
Yeni tespit edilen yıldız o kadar uzakta ki, ışığının Dünya’ya ulaşması 12,9 milyar yıl sürdü ve bize evrenin şu anki yaşının yalnızca yüzde 7’sinde, kırmızıya kayma 6.2’de olduğu gibi göründü. Daha önce bu kadar uzak mesafeden görülen en küçük nesneler, erken galaksilerin içine gömülü yıldız kümeleridir.
Baltimore’daki Johns Hopkins Üniversitesi’nden astronom Brian Welch, keşfi açıklayan makalenin baş yazarı, “İlk başta neredeyse inanmadık, önceki en uzak, en yüksek kırmızıya kayma yıldızından çok daha uzaktaydı” dedi. derginin 30 Mart 2022 tarihli sayısında yayımlanmıştır. Doğa. Keşif, Hubble’s sırasında toplanan verilerden yapıldı. kalıntılar (Yeniden İyonlaşma Mercekleme Kümesi Araştırması) programı, yine Baltimore’da bulunan Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nde (STScI) ortak yazar Dan Coe tarafından yönetildi.
Bu ayrıntılı görüntü, Earendel’in uzay-zamandaki bir dalgalanma (noktalı çizgi) boyunca konumunu vurgular ve bu onu büyütür ve yıldızın bu kadar büyük bir mesafede (yaklaşık 13 milyar ışıkyılı) tespit edilmesini mümkün kılar. Ayrıca, büyütme çizgisinin her iki tarafında yansıtılan bir yıldız kümesi de belirtilmiştir. Bozulma ve büyütme, Hubble ve Earendel arasında bulunan devasa bir gökada kümesinin kütlesi tarafından yaratılıyor. Galaksi kümesinin kütlesi o kadar büyüktür ki, uzayın dokusunu büker ve bu uzaydan bakmak bir büyüteçten bakmak gibidir – camın veya merceğin kenarı boyunca, diğer taraftaki şeylerin görünümü çarpıktır. hem de büyütülmüş. Kredi: Bilim: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), Görüntü İşleme: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)
Welch, “Normalde bu mesafelerde, tüm galaksiler, milyonlarca yıldızın ışığının birbirine karıştığı küçük lekeler gibi görünür” dedi. “Bu yıldıza ev sahipliği yapan galaksi, yerçekimi merceklenmesiyle büyütüldü ve Gündoğumu Arkı adını verdiğimiz uzun bir hilal şeklinde çarpıtıldı.”
Galaksiyi ayrıntılı olarak inceledikten sonra Welch, bir özelliğin, Eski İngilizce’de “sabah yıldızı” anlamına gelen Earendel adını verdiği aşırı derecede büyütülmüş bir yıldız olduğunu belirledi. Keşif, çok erken yıldız oluşumunun keşfedilmemiş bir çağını açma sözü veriyor.
Welch, “Earendel o kadar uzun zaman önce vardı ki, bugün etrafımızdaki yıldızlarla aynı hammaddelere sahip olmayabilirdi,” dedi. “Earendel’i incelemek, evrenin aşina olmadığımız, ancak bildiğimiz her şeye yol açan bir çağına açılan bir pencere olacak. Gerçekten ilginç bir kitap okuyor gibiyiz ama ikinci bölümle başladık ve şimdi her şeyin nasıl başladığını görme şansımız olacak,” dedi Welch.
Yıldızlar Hizalandığında
Araştırma ekibi, Earendel’in Güneşimizin kütlesinin en az 50 katı ve milyonlarca katı kadar parlak olduğunu ve bilinen en büyük kütleli yıldızlara rakip olduğunu tahmin ediyor. Ancak böylesine parlak, çok yüksek kütleli bir yıldızı bile, bizimle Earendel arasında oturan devasa bir gökada kümesi WHL0137-08 tarafından doğal büyütmenin yardımı olmadan bu kadar büyük bir mesafeden görmek imkansız olurdu. Gökada kümesinin kütlesi uzayın dokusunu bükerek arkasındaki uzak nesnelerden gelen ışığı çarpıtan ve büyük ölçüde artıran güçlü bir doğal büyüteç oluşturur.
Büyüteçli gökada kümesiyle ender rastlanan hizalanma sayesinde, Earendel yıldızı, uzay dokusundaki bir dalgalanmanın doğrudan üzerinde veya çok yakınında görünmektedir. Optikte “kostik” olarak tanımlanan bu dalgalanma, maksimum büyütme ve aydınlanma sağlar. Etki, güneşli bir günde havuzun dibinde parlak ışık desenleri oluşturan bir yüzme havuzunun dalgalı yüzeyi ile benzerdir. Yüzeydeki dalgalanmalar mercek görevi görür ve güneş ışığını havuzun zemininde maksimum parlaklığa odaklar.
Bu yakıcı madde, Earendel yıldızının kendi galaksisinin genel parıltısından dışarı çıkmasına neden olur. Parlaklığı bin kat veya daha fazla büyütülür. Bu noktada, gökbilimciler Earendel’in ikili bir yıldız olup olmadığını belirleyemezler, ancak çoğu büyük yıldız en az bir daha küçük eş yıldıza sahiptir.
Webb ile onay
Gökbilimciler, Earendel’in önümüzdeki yıllarda oldukça büyütülmüş olarak kalmasını bekliyorlar. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu tarafından gözlemlenecek. Webb’in kızılötesi ışığa karşı yüksek hassasiyeti, Earendel hakkında daha fazla bilgi edinmek için gereklidir, çünkü ışığı, evrenin genişlemesi nedeniyle daha uzun kızılötesi dalga boylarına gerilir (kırmızıya kaydırılır).
Coe, “Webb ile Earendel’in gerçekten bir yıldız olduğunu doğrulamayı ve ayrıca parlaklığını ve sıcaklığını ölçmeyi umuyoruz” dedi. Bu ayrıntılar, yıldız yaşam döngüsündeki türünü ve aşamasını daraltacaktır. “Ayrıca, Sunrise Arc galaksisinin sonraki nesil yıldızlarda oluşan ağır elementlerden yoksun olduğunu bulmayı umuyoruz. Coe, “Bu, Earendel’in nadir bulunan, büyük metal açısından fakir bir yıldız olduğunu gösterir.” Dedi.
Earendel’in bileşimi, gökbilimciler için büyük ilgi çekecek, çünkü evren, birbirini takip eden büyük kütleli yıldızların ürettiği ağır elementlerle dolmadan önce oluştu. Takip çalışmaları, Earendel’in yalnızca ilkel hidrojen ve helyumdan oluştuğunu bulursa, bu, büyük patlamadan sonra doğan ilk yıldızlar olduğu varsayılan efsanevi Population III yıldızlarının ilk kanıtı olacaktır. Olasılık küçük olsa da, Welch bunun baştan çıkarıcı olduğunu kabul ediyor.
Welch, “Webb ile, Earendel’den bile daha uzaktaki yıldızları görebiliriz, bu inanılmaz derecede heyecan verici olurdu,” dedi. “Gidebileceğimiz kadar geriye gideceğiz. Webb’in Earendel’in mesafe rekorunu kırdığını görmeyi çok isterim.”
Referans: Brian Welch, Dan Coe, Jose M. Diego, Adi Zitrin, Erik Zackrisson, Paola Dimauro, Yolanda Jiménez-Teja, Patrick Kelly, Guillaume Mahler, Masamune Oguri, FX Timmes, Rogier tarafından “Redshift 6.2’de yüksek oranda büyütülmüş bir yıldız” Windhorst, Michael Florian, SE de Mink, Roberto J. Avila, Jay Anderson, Larry Bradley, Keren Sharon, Anton Vikaeus, Stephan McCandliss, Maruša Bradac, Jane Rigby, Brenda Frye, Sune Toft, Victoria Strait, Michele Trenti, Soniya Sharma, Felipe Andrade-Santos ve Tom Broadhurst, 30 Mart 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-04449-y
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA (Avrupa Uzay Ajansı) arasındaki uluslararası işbirliği projesidir. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi teleskopu yönetiyor. Baltimore, Maryland’deki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Hubble bilim operasyonlarını yürütüyor. STScI, Washington DC’deki Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği tarafından NASA adına işletilmektedir.