Alle Sterne, die am Nachthimmel zu sehen sind, liegen in unserer eigenen Milchstraße.
Selbst mit den leistungsstärksten Teleskopen können einzelne Sterne unter normalen Bedingungen nur in unseren nächsten galaktischen Nachbarn direkt erfasst werden. Im Allgemeinen werden ferne Galaxien als gemischtes Licht von Milliarden von Sternen gesehen.
Aber dank eines bemerkenswerten Naturphänomens, das als Gravitationslinseneffekt bekannt ist, konnten Astronomen des Niels-Bohr-Instituts und der DTU Space dennoch einen Stern in einer Entfernung entdecken, in der selbst die Entdeckung ganzer Galaxien eine Herausforderung darstellt.
Zu den von Einsteins Relativitätstheorie vorhergesagten Wundern gehört die Fähigkeit der Masse, den Raum selbst zu krümmen.
Wenn Licht in der Nähe von massiven Objekten vorbeigeht, folgt sein Weg einem gekrümmten Raum und ändert die Richtung. Wenn ein massives Objekt zwischen uns und eine entfernte Hintergrundlichtquelle kommt, kann das Objekt das Licht wie eine Linse ablenken und auf uns fokussieren, wodurch seine Intensität erhöht wird.
Mit dieser Methode werden in der Regel Galaxien mit mehrfacher Vergrößerung nachgewiesen. Aber in einem bemerkenswerten kosmischen Zufall haben sich die Galaxien in einem Haufen namens WHL0137-08 so aufgereiht, dass sie das Licht eines Sterns auf uns fokussierten und es tausendfach vergrößerten.
Die Kombination dieser Gravitationslinse und einer neunstündigen Belichtung mit dem Hubble-Weltraumteleskop ermöglichte es einem internationalen Team von Astronomen, den Stern zu entdecken.
Astronomen nannten den Stern Earendel, nach dem altenglischen Wort für Morgenstern oder aufgehendes Licht. Sie berechneten, dass der Stern mindestens 50-mal massereicher ist als unsere Sonne und vielleicht 500-mal oder millionenmal heller.
Die Earendel-Beobachtung ist nicht nur an sich schon eine erstaunliche Errungenschaft, sondern bietet auch eine einzigartige Gelegenheit, das frühe Universum zu erforschen.
Wenn wir in den Weltraum blicken, blicken wir auch in die Zeit zurück, sodass uns diese extrem hochauflösenden Beobachtungen ermöglichen, die Bausteine einiger der allerersten Galaxien zu verstehen, erklären die Astronomen.
Als das Licht, das wir von Earendel sehen, emittiert wurde, war das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt, nur 6 % seines heutigen Alters. Zu dieser Zeit war der Stern 4 Milliarden Lichtjahre von der Protolichtbahn entfernt, aber in den fast 13 Milliarden Jahren, die das Licht brauchte, um uns zu erreichen, expandierte das Universum, sodass es jetzt unglaubliche 28 Milliarden Lichtjahre entfernt ist .
Der vorherige Rekordhalter, ein blauer Überriese namens Icarus, ist fast 4 Milliarden Lichtjahre näher als Earendel. Diese Zahlen können jedoch etwas verwirrend sein. Die Entfernung zu Earendel beträgt 12,9 Milliarden Lichtjahre und 9 Milliarden zu Ikarus werden durch die sogenannte retrospektive Zeit gemessen, wobei der heutige Tag als Bezugspunkt verwendet wird. Das Licht von Earendel brauchte also 12,9 Milliarden Jahre, um uns hier auf der Erde zu erreichen, aber in dieser Zeit bedeutet die Expansion des Universums, dass der Stern jetzt unglaubliche 28 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Zumindest war es so - Earendel ist höchstwahrscheinlich schon lange tot.
Die Geschwindigkeit dieser universellen Expansion ist eines der Werkzeuge, die verwendet werden, um solch unglaubliche Entfernungen zu messen. Wenn Licht durch den Weltraum reist, dehnt das expandierende Universum seine Wellenlängen aus und verschiebt sie zum roten Ende des Spektrums. Die Berechnung dieser Rotverschiebung kann zeigen, wie weit die Quelle entfernt war – je größer die Rotverschiebungszahl, desto weiter die Entfernung. In diesem Fall betrug Earendels Rotverschiebung 6,2, was im Vergleich zu Icarus' Rotverschiebung von nur 1,5 absolut enorm ist.
Die vorherige Aufzeichnung ist ein Stern, der gesehen wurde, als das Universum etwa ein Drittel seines heutigen Alters hatte, als sich ein Großteil seiner Struktur bereits gebildet und entwickelt hatte.
Um die Helligkeit von Earendel zu messen, bauten Astronomen ein physikalisches Modell einer Gravitationslinse. Die genaue Art der Lichtquelle hängt von ihrem Modell ab, aber wenn Astronomen so sicher sind, dass ein kleiner Punkt tatsächlich ein einzelner Stern ist, liegt das teilweise daran, dass viele verschiedene Modelle ungefähr die gleiche Antwort geben.
Earendel ist jedoch im Prinzip möglicherweise nicht ein Stern, sondern mehrere, die sich sehr nahe beieinander befinden. Um zu testen, ob dies der Fall ist, beantragte und erhielt ein Team von Astronomen die Genehmigung, den Stern mit dem kürzlich gestarteten James-Webb-Weltraumteleskop zu beobachten.
Mit James Webb können wir bestätigen, dass Earendel wirklich nur ein Stern ist, und gleichzeitig quantifizieren, um welchen Typ dieser Stern es sich handelt, sagen die Wissenschaftler.
Webb lässt uns sogar seine chemische Zusammensetzung messen. Möglicherweise ist Earendel das erste bekannte Beispiel einer frühen Generation von Sternen im Universum.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
2022-03-31 13:36:49
Autor: Vitalii Babkin