天文学家使用哈勃发现迄今为止观测到的最遥远的恒星系统

据The Verge报道，由于哈勃望远镜和一个巨大的星系团，天文学家们迄今为止所见过的最遥远的恒星--或者可能是两颗恒星--刚刚被揭示出来。天文学家们通过“引力透镜”在在远离地球的地方发现了这个恒星系统。像放大镜一样，引力透镜揭示了一些小而隐蔽的东西：一个来自早期宇宙的恒星系统。

这个遥远的恒星系统的正式名称是WHL0137-LS，但是发现它的天文学家给它起了个绰号“Earendel”，这个词来自古英语，意思是 “晨星”或“晨光”。

根据《自然》杂志上一篇描述这一发现的新论文的作者，我们今天看到的Earendel系统是在大爆炸后仅仅9亿年内开始发光的。在这些光到达哈勃太空望远镜之前，已经过了整整128亿年，在引力的幸运作用下，这些光被放大成了哈勃图像传感器上的一小块光子斑。Earendel比太阳和地球早82亿年，比我们星球的第一批动物早121亿年。

即使按照古代恒星的标准，Earendel也是非常突出的：天文学家观察到之前的记录保持者，绰号Icarus，因为它出现在94亿年前--比这个新记录保持者晚了34亿年。即使是已知的最古老的超新星，通常是在浩瀚的时空中最明亮和最容易被发现的单个天体，也比Earendel年轻。

Earendel的“家乡”星系—Sunrise Arc，其名称来自于那个使这一发现成为可能的引力透镜效应。

约翰斯·霍普金斯大学的天文学家、《自然》杂志论文的主要作者Brian Welch说：“这个星系看起来被放大了，被拉伸成一个细长的新月形，这是由于前景中一个巨大的星系团的引力透镜效应。”

Welch告诉The Verge，他是在研究引力透镜本身时偶然发现Earendel的。引力透镜，就像放大镜一样，往往会使图像变形和扭曲，并有较高和较低的放大率区域。引力透镜的使用比较棘手。

在引力透镜中，有一条叫做“临界曲线”的线，那里的放大率最强。通过引力透镜看到的天体会被反射到临界曲线上，出现多次。从我们在地球上的角度看，它们与曲线的线条越接近，它们就越被放大。

“我正在创建一个星系团透镜效应的模型，目的是测量Sunrise Arc的放大率，”Welch说。“模型一直在预测，弧线上的这个亮点应该有极高的放大率。”

Welch意识到，这个亮点是一个与临界曲线非常接近的天体--如此之近，如此之小，甚至哈勃锐利的“眼睛”也能将其加倍的反射图像作为一个单一的污点来解决。离临界曲线如此之近，也意味着不管它是什么，在到达哈勃之前，它已经被放大了1000到40000倍之间。不管它在哈勃看来有多小、多微弱，事实上，它要小得多--在Sunrise Arc星系的规模上是很小的。

Welch说：“随着我对它的深入研究，我发现这个源头太小了，除了一颗单独的恒星（或双星系统）外，不可能是其他任何东西。”

古老的宇宙

Welch和一个由合作者组成的大型国际团队花了三年半的时间，通过多次哈勃观测研究Earendel，以确认他们看到的是真实的东西，而不是光的瞬时效应。

Welch说，这种时间和努力是值得的，因为这些非常古老的恒星可以告诉我们关于宇宙历史的事情。

Welch表示：“通过遥远的天体，我们看到了宇宙的过去，看到了宇宙看起来与今天非常不同的时期。我们知道星系在这个早期的时候看起来是不同的，我们也知道之前有相对较少的几代恒星出现。”

恒星是我们宇宙中重元素的“工厂”，当氢和氦等较轻的原子通过核聚变融合在一起，形成碳、氧、甚至铁等较重的物质时形成的。Welch说，在我们宇宙历史的那个早期阶段，Earendel在其系统中可能很少有比氦气更重的物质。

Welch说：“详细研究这颗恒星为我们提供了一个新的窗口，了解这些早期的恒星是什么样的，以及它们与附近宇宙中的恒星有何不同。”

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）于2021年12月发射，目前正在为科学运作做准备。作者在论文中写道，它的光学系统比哈勃的更清晰，应该能够证实他们的结论，即Earendel是一个单一的恒星系统，而不是一个混杂在一起的恒星系统群。他们还希望看到Earendel是一颗单独的恒星还是双星系统，了解更多关于这颗恒星的温度和质量，以及其他属性。

JWST将忙于完成一份科学愿望清单，正如The Verge之前报道的那样，在天文学家们期待发射的这些年里，这份清单已经变得很长。这将包括研究系外行星以及古代宇宙--包括像Earandel这样在黎明时分发光的恒星系统。