تلسکوپ هابل به کمک یک همترازی کمیاب توانست دورترین ستاره‌ای که تاکنون دیده شده را ببیند

تلسکوپ فضایی هابل یک رکورد رصدی دیگر را هم شکست: یافتن دورترین ستاره‌ی "معمولی" که تاکنون دیده شده، در فاصله‌ی سرگیجه‌آور ۹ میلیارد سال نوری زمین- یعنی نوری که از آن می‌بینیم ۹ میلیارد سال در راه بوده تا به چشممان برسد؛ فراموش نکنید که عمر جهان هستی حدود ۱۳.۸ میلیارد سال است.

سمت چپ: میدان گسترده‌ی خوشه‌ی کهکشانی MACS J1149.5+2223 از چشم هابل. سمت راست بالا: جایی از خوشه که ستاره پدیدار شد. سمت راست پایین: ستاره‌ی ایکاروس در اثر ریزهمگرایی گرانشی پدیدار شد. این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر (۳ مگ)

به طور معمول دیدن تک‌ستارگان از فاصله‌ی بسیار دور کار سختی‌ست؛ یک کهکشان و یا ستاره‌ای که منفجر شود (ابرنواختر) بسیار آسان‌تر دیده می‌شوند. ولی این ستاره که یک ستاره‌ی رشته‌ی اصلی است (یعنی در گام همجوشی هیدروژن به هلیوم از زندگی‌اش به سر می‌برد) به کمک یک همترازی کمیاب دیده شد. هنگامی که سوخت هیدروژن یک ستاره‌ی رشته‌ی اصلی ته می‌کشد و هیدروژن‌سوزی در هسته‌‌اش پایان می‌یابد از گام رشته‌ی اصلی خارج می‌شود و در پی آن به سرنوشت‌های گوناگونی دچار می‌شود. ستارگانی که بزرگ‌تر از حدی باشند، پس از گام رشته‌ی اصلی دچار انفجار ابرنواختری می‌شوند ولی ستارگان کم‌جرم‌تر می‌رُمبند و کوتوله‌ی سفید می‌سازند.

این ستاره که ایکاروس نام گرفته به کمک پدیده‌ی همگرایی گرانشی یافته شد- پدیده‌ای که در آن، یک جرم بزرگ، مانند یک خوشه‌ی کهکشانی، نور اجرام پشت سرش را خم می‌کند و باعث می‌شود به چشم ما برسد، آن هم با درخششی بیش از اندازه‌ی معمولی که به طور مستقیم می‌توانستیم ببینیم.

به طور معمول، توان بزرگنمایی این فرآیندهای همگرایی می‌تواند به ۵۰ برابر برسد، ولی در این مورد اخترشناسان خوش‌شانس بودند: ستاره‌ی ایکاروس تا بیش از ۲۰۰۰ برابر بزرگنمایی شد زیرا یک ستاره داشت از درون خط دید میان هابل و آن می‌گذشت. به گفته‌ی پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، دیده شدن ستاره‌ای به این دوری می‌تواند آگاهی‌هایی درباره‌ی چگونگی فرگشت ستارگان به طور عام، و ستارگان بی‌اندازه تابان به طور خاص به ما بدهد.

نویسنده‌ی اصلی پژوهش، پاتریک کلی می‌گوید: «ما می‌توانیم کهکشان‌های بسیار دور را ببینیم، ولی این ستاره دستکم ۱۰۰ برابر دورتر از دورترین تک‌ستاره‎ایست که می‌توانیم بررسی‌اش کنیم.»

ایکاروس که نام رسمی‌ترش ستاره‌ی همگراییده‌ی ۱ (ال‌اس۱) ِ "ام‌ای‌سی‌اس جی۱۱۴۹" است هنگامی دیده شد که پاتریک کلی داشت ابرنواختری به نام اس‌ان رفسدال را بررسی می‌کرد، ابرنواختری که خود وی در سال ۲۰۱۴ یافته بود. آن ابرنواختر با بهره از یک عدسی گرانشی در صورت فلکی شیر دیده شد که توسط خوشه‌ی کهکشانی ام‌ای‌سی‌اس جی۱۱۴۹+۲۲۲۳ پدید آمده بود. [خبر هیجان‌انگیز این ابرنواختر را خوانده بودید: * ابرنواختری که پیش بینی شده بود پدیدار شد!]

تصویر ستاره‌ی ایکاروس در فاصله‌ی ۹ میلیارد سال نوری که در اثر پدیده‌ی ریزهمگرایی یک ستاره در خوشه‌ی کهکشانی پیش‌زمینه، نورش ۲۰۰۰ برابر شده. تصویر بزرگ‌تر

الکس فیلیپنکو، یکی از همکاران کلی می‌گوید: «ما برای نخستین بار یک ستاره‌ی معمولی (نه ایک ابرنواختر، نه یک انفجار پرتو گاما، بلکه یک تک‌ستاره‌ی پایدار را) از فاصله‌ی ۹ میلیارد سال نوری دیده‌ایم. این عدسی‌ها تلسکوپ‌های شگفت‌انگیز کیهانی‌اند.»

گروه کلی رنگ‌های نوری که از ایکاروس می‌آمد را بررسی کردند و پی بردند که یک ابرغول آبی است. این گونه ستارگان بزرگ‌تر و پرجرم‌تر از خورشیدند و درخششی صدها تا هزاران برابر آن دارند. با این وجود ایکاروس به اندازه‌ای دور بود که بدون کمک چنین عدسی نیرومندی هرگز دیده نمی‌شد. کلی گمان داشت که این ستاره بسیار بیش از ابرنواختر رفسدال بزرگنمایی شده بود و مدل‌ها هم درستی این نظر را تایید کردند.

نمایندگان دانشگاه برکلی می‌گویند: «اخترشناسان با شبیه‌سازی عدسی گرانشی به این نتیجه رسیدند که درخشان‌تر دیده شدنِ بی‌اندازه‌ی ایکاروس احتمالا در اثر یکی از اثرهای ویژه‌ی همگرایی گرانشی بوده [پدیده‌ی ریزهمگرایی گرانشی-م]. عدسی‌های گسترده‌ای مانند خوشه‌های کهکشانی تنها می‌توانند اجرام پشتشان را تا ۵۰ برابر بزرگنمایی کنند، ولی اجرام کوچک‌تر توان بزرگنمایی بسیار بیشتری دارند.»

آنها افزوده‌اند: « یک تک‌ستاره در یک عدسی پیش‌زمینه، اگر دقیقا همراستا با ستاره‌ای در پس‌زمینه باشد می‌تواند آن ستاره‌ی پس‌زمینه را تا هزاران برابر بزرگنمایی کند. در این مورد، یک ستاره تقریبا هم‌اندازه‌ی خورشید در اندک زمانی درست از درون خط دید میان هابل و ستاره‌ی ایکاروس گذشت، و نور آن را تا بیش از ۲۰۰۰ برابر بیشتر کرد.»

از شانس خوبِ اخترشناسان، ایکاروس در جایگاهیست که باز هم چنین همترازی‌هایی می‌تواند در آن رخ دهد. با جابجا شدن ستارگان خوشه‌ی ام‌ای‌سی‌اس جی۱۱۴۹+۲۲۲۳، نور ایکاروس می‌تواند در همگرایی‌های بعدی تا ۱۰ هزار برابر بیشتر شود. به گفته‌ی این دانشمندان اگر به جاهای مناسب نگاه شود، به طور کلی باز هم از این پدیده‌های کمیاب خواهیم دید.

تلسکوپ هابل به کمک پدیده‌ی ریزهمگرایی گرانشی که توسط ستاره‌ای در پیش‌زمینه درست شده بود توانست دورترین ستاره‌ای که تاکنون دیده شده را ببیند

فیلیپنکو می‌گوید: «با حرکت ستارگان پس‌زمینه یا ستارگان درون کهکشان‌های همگراینده، در همه جا می‌توانیم چنین همگرایی‌هایی را پیدا کنیم، و از این راه می‌توانیم ستارگان بسیار دوردست در آغاز کیهان را بررسی کنیم، درست همان گونه که از همگرایی‌ گرانشی برای بررسی کهکشان‌های دوردست بهره می‌گیریم. برای چنین پژوهشی، طبیعت تلسکوپی در اختیار ما گذاشته که بزرگ‌تر از هر آنچه می توانیم بسازیم است.»

ایکاروس در عکس‌هایی که هابل میان آوریل ۲۰۱۶ تا آوریل ۲۰۱۷ گرفته بود پدیدار شد. یک ستاره‌ی دیگر هم در این عکس‌ها دیده شد که می‌تواند یا تصویر آینه‌ی ایکاروس باشد یا ستاره‌ی دیگری که همین پدیده برایش رخ داده.

اخترشناسان با رصد ایکاروس، ماده‌ی تاریک را هم بررسی کردند. بر خلاف برخی از نظریه‌های پیشین، این مشاهدات تازه نشان می‌دهند که ماده‌ی تاریک از سیاهچاله‌های آغازین درون خوشه‌های کهکشانی درست نشده. [خواندید: * آیا ماده‌ی تاریک از ریزسیاهچاله ها درست شده؟]

گزارش این دانشمندان در شماره‌ی ۲ آوریل نشریه‌ی نیچر آسترونومی منتشر شده.

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

Hubble Space Telescope - star - Earth - galaxy - supernova - main sequence - hydrogen - helium - core - white dwarf - Icarus - gravitational lensing - galaxy cluster - University of California - Berkeley - Patrick Kelly - University of Minnesota - MACS J1149 - Lensed Star 1 - LS1 - SN Refsdal - gravitational lens - the constellation Leo - MACS J1149+2223 - gamma-ray burst - Alex Filippenko - UC Berkeley - blue supergiant - sun - dark matter - primordial black hole - Nature Astronomy

منبع: Space.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان