Der am weitesten entfernte Einzelstern wurde gerade entdeckt, er ist so alt wie die kosmische Morgendämmerung

Seit der Entstehung des Universums haben Astronomen über Milliarden von Lichtjahren hinweg über die weite Kluft der Raumzeit hinweg das Licht eines einzelnen Sterns entdeckt.

Seine Entdecker gaben ihm den Spitznamen Earendel, abgeleitet vom angelsächsischen Wort für „Morgenstern“. Bis heute ist es das am weitesten entfernte Objekt seiner Art, das jemals entdeckt wurde, und stammt aus nur 900 Millionen Jahren Urknall .

Da Earendels Licht so weit gereist ist, um uns zu erreichen, sind seine Eigenschaften schwer zu erkennen, aber Folgebeobachtungen für das James Webb-Weltraumteleskop wurden bereits genehmigt.

Die ersten Milliarden Jahre der Geschichte des Universums nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren, auch als kosmische Morgendämmerung bekannt, sind sehr schwer zu erkennen. Das ist nicht nur so sehr früh trüb und dunkel , wenn die ersten Sterne und Galaxien entstehen, ist es auch extrem weit entfernt. Selbst die Entdeckung von Quasaren, den hellsten Objekten im Universum, übersteigt die Möglichkeiten unserer Technologie und Analysetechniken.

Aber es gibt eine Eigenart der Schwerkraft, die uns kleine, weit entfernte Dinge zeigen kann, die sonst vielleicht außerhalb unserer Reichweite wären. Es wird Gravitationslinseneffekt genannt und hat mit der Gravitationskrümmung der Raumzeit um massive Objekte wie Galaxien und Galaxienhaufen zu tun.

Befindet sich ein massives Objekt genau an der richtigen Stelle zwischen uns und einem weiter entfernten Objekt, breitet sich das Licht dieses entfernten Objekts entlang der gravitativen Raum-Zeit-Krümmung aus. Dies hat die Wirkung einer absolut riesigen Lupe: Das Licht des entfernten Objekts kann verwischt und verzerrt sein, wird aber auch vergrößert und oft dupliziert.

Diagramm zur Veranschaulichung des Gravitationslinseneffekts. ( NASA, ESA und L. Calçada )

Astronomen können das Licht dann rückentwickeln, um herauszufinden, um welches vergrößerte Objekt es sich handelte. In der Entfernung der Kosmischen Morgendämmerung erweisen sich diese Flecken normalerweise als Galaxien.

Die Heimatgalaxie von Earendel, deren richtiger Name die etwas weniger hübsche WHL0137-LS ist, wurde vom Hubble-Weltraumteleskop erstmals als ein solcher Fleck erfasst, vergrößert durch einen massiven Galaxienhaufen. Dort, innerhalb der Galaxie, fand ein Team unter der Leitung des Astrophysikers Brian Welch von der Johns Hopkins University ein einzelnes helles Objekt, das genau an der Spitze der kritischen Linsenkurve lag.

Wenn wir helle einzelne Objekte in anderen Galaxien sehen, neigen sie dazu, etwas viel Helleres als ein typischer Stern zu sein; Aber alles, was viel heller als ein typischer Stern ist, neigt auch dazu, flüchtig zu sein, wie eine Nova oder eine Gezeitenstörung um einen schwarzes Loch .

Über 3,5 Beobachtungsjahre hinweg veränderte sich Earendels Helligkeit nicht. Zusammen mit seiner Position deutete dies darauf hin, dass es sich nicht um einen vergänglichen Stern handelt, sondern um einen hellen Stern am richtigen Ort zur richtigen Zeit.

Aufgrund der Ausdehnung des Lichts wissen wir, wie weit es entfernt ist. Die Ausdehnung des Universums führt dazu, dass Lichtwellen gedämpft werden, eine Eigenschaft, die als Rotverschiebung bezeichnet wird. Astronomen schätzen die Entfernung von Objekten im frühen Universum anhand der Rotverschiebung des Lichts.

Eine Analyse des UV-Lichts von Earendel ergab, dass das Objekt etwa die 50-fache Masse der Sonne hat. Genauere Details lassen sich jedoch nur schwer aus den verfügbaren Daten ermitteln. Wir kennen beispielsweise die spektrale Klassifizierung des Sterns nicht, was nützlich wäre.

Wir haben einige gesehen sehr alte Sterne die Milliarden von Jahren überlebt haben, aber massereichere Sterne neigen dazu, jünger zu sterben. Wenn man also wüsste, um welche Art von Stern es sich handelt, würde man die frühe Entwicklung des Universums nur ein wenig aufklären.

Wir wissen nicht einmal, ob es sich um einen einzelnen Stern handelt oder um einen Doppelstern mit einer Gesamtmasse von etwa 50 Sonnenmassen. Im letzteren Fall bestehen bekannte massereiche Doppelsternsysteme jedoch normalerweise aus einem viel massereicheren Stern, der den größten Teil des Lichts des Systems aussendet, und das Team geht davon aus, dass dies auch bei Earendel der Fall sein würde.

Der früheste jemals entdeckte Stern könnte uns einige interessante Dinge über das frühe Universum erzählen. Wir konnten beispielsweise nicht die Prozesse beobachten, die dazu führten, dass Licht frei durch das Universum strömen konnte, was als Reionisierung bekannt ist. Astronomen glauben, dass Sterne und Galaxien dahinter steckten, haben aber keine direkten Beobachtungen darüber, wie es sich abspielte.

Wir haben Galaxien in der kosmischen Morgendämmerung gesehen. Es wäre in der Tat sehr interessant, unser Verständnis auf die Arten einzelner Sterne zu beschränken, die es damals gab.

Webb hat nun die Zeit, spektroskopische Beobachtungen von Earendel durchzuführen, von denen Welch und seine Kollegen hoffen, dass sie mehr Informationen über den Stern enthüllen, einschließlich seines Alters, seiner Klassifizierung, einer detaillierteren Masse und der Frage, ob es sich um ein Doppelsternsystem handelt oder nicht.

Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .