美国宇航局的哈勃太空望远镜建立了一个非凡的新基准:探测到宇宙大爆炸诞生后10亿年内存在的一颗恒星的光,这是迄今为止观测到的最远的一颗恒星。
这一发现与之前的单星记录保持者相比,时间上有了巨大的飞跃;哈勃望远镜在2018年探测到的。这颗恒星存在于宇宙大约40亿岁的时候,也就是现在年龄的30%。
这颗新发现的恒星非常遥远,它发出的光需要129亿年才能到达地球,所以我们看到的是宇宙年龄只有现在7%时的样子。以前在如此遥远的距离上看到的最小物体是嵌在早期星系中的星团。
巴尔的摩约翰霍普金斯大学的天文学家布莱恩·韦尔奇说:“一开始我们几乎不相信,它比以前最远、最高的红移星要远得多。”他是发表在《自然》杂志上的这篇论文的主要作者。科学家使用“红移”这个词是因为随着宇宙的膨胀,来自遥远物体的光在向我们传播时被拉伸或“转移”到更长、更红的波长。
韦尔奇说:“通常在这样的距离下,整个星系看起来就像小污点,数百万颗恒星发出的光混合在一起。”“这颗恒星所在的星系被引力透镜放大并扭曲成一个长长的新月形,我们称之为日出弧。”
在详细研究了星系之后,韦尔奇确定了一个特征,那就是一颗被极大放大的恒星,他称之为Earendel,在古英语中是“晨星”的意思。这一发现有望开启一个未知的早期恒星形成时代。
韦尔奇解释说:“Earendel存在于很久以前,它可能不像我们今天周围的恒星一样拥有相同的原材料。”“研究埃伦德尔将是一扇通往我们不熟悉的宇宙时代的窗户,但这导致了我们所知道的一切。”
韦尔奇说:“这就像我们一直在读一本非常有趣的书,但我们是从第二章开始的,现在我们将有机会看到这一切是如何开始的。”
当星星之行
研究小组估计,Earendel的质量至少是太阳的50倍,亮度是太阳的数百万倍,可以与已知的最大质量恒星相媲美。

但是,即使是这样一颗明亮的、质量非常大的恒星,如果没有坐落在我们和埃伦德尔之间的巨大星系团WHL0137-08的自然放大作用,在如此遥远的距离上也不可能看到。星系团的质量扭曲了空间的结构,创造了一个强大的自然放大镜,扭曲并极大地放大了来自它后面遥远物体的光。
由于与放大星系团的罕见对齐,Earendel星直接出现在或非常接近空间结构中的波纹上。这种波纹,在光学中被定义为“苛性”,提供最大的放大和增亮。这种效果类似于在阳光明媚的日子里,游泳池底部产生的明亮光线的波纹。池面上的波纹就像透镜一样,将阳光聚焦到池底,使其达到最大亮度。
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这种腐蚀性使Earendel恒星从其母星系的整体辉光中突出。它的亮度被放大了一千倍甚至更多。在这一点上,天文学家还不能确定Earendel是否是一颗双星,尽管大多数大质量恒星至少有一颗较小的伴星。
有限公司与韦伯确认
天文学家预计,在未来几年里,埃伦德尔将保持高度放大。美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜将对其进行观测。韦伯对红外光的高灵敏度是需要更多地了解Earendel的,因为由于宇宙的膨胀,它的光被拉伸(红移)到更长的红外波长。
巴尔的摩太空望远镜科学研究所的合著者丹·科说:“通过韦伯望远镜,我们希望确认埃伦德尔确实是一颗恒星,并测量它的亮度和温度。”他利用收集到的数据发现了这一发现。
科说,这些细节将缩小它在恒星生命周期中的类型和阶段,科学家们预计它是一颗“罕见的、巨大的、缺乏金属的恒星”。
天文学家对Earendel的组成非常感兴趣,因为它是在宇宙中充满了由连续几代大质量恒星产生的重元素之前形成的。如果后续研究发现埃伦德尔星系只是由原始的氢和氦组成,这将是传说中的星族III恒星的第一个证据,这些恒星被假设为大爆炸后诞生的第一批恒星。尽管可能性很小,韦尔奇承认这仍然很诱人。
韦尔奇说:“有了韦伯望远镜,我们可能会看到比埃伦德尔更远的恒星,这将是非常令人兴奋的。”“我们要尽可能地往前走。我很想看到韦伯打破埃伦德尔的距离记录。”