最遥远的星星

本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：不二北斗，头图来自：NASA

2022年，哈勃空间望远镜打破了自己的纪录，发现了迄今为止最遥远的恒星。天文学家给这颗恒星起了个绰号，叫作埃兰迪尔（Earendel）。它是个极具诗意的名字，源自古英语，意思是“晨星”或“升起的光”。

埃兰迪尔发出的光经历了129亿年才抵达我们的视线，这意味着这颗恒星在宇宙形成的第一个10亿年内就发出了光芒。由于宇宙一直在膨胀，所以这颗恒星距离我们并不是简单的129亿光年，而是280亿光年！

2022年，哈勃空间望远镜发现了迄今为止最遥远的恒星埃兰迪尔。（图/NASA， ESA， Space Telescope Science Institute）

然而，发现并确认这颗恒星的距离仅仅是个开始。现在，韦布空间望远镜对埃兰迪尔的初步观测显示，这颗恒星是一颗巨大的B型星，温度是太阳的两倍多，亮度是太阳的100万倍左右。

宇宙放大镜  

那么，天文学家是如何发现如此遥远的星系呢？

凝视夜空，你所看到的所有恒星都位于银河系内。通常情况下，即使是使用最强大的望远镜，也只能分辨出邻近星系中的单个恒星。然而，一种被称为“引力透镜”的奇妙自然现象，可以帮助天文学家寻找那些非常遥远的恒星。

质量可以让空间本身弯曲，这是爱因斯坦的广义相对论最令人惊奇的预言之一。当遥远天体发出的光在宇宙中传播时，如果光经过了一个大质量物体（比如星系团），光的路径就会发生弯曲。

引力透镜效应：遥远星系发出的光在经过地球与星系之间的大质量星系团时，由于星系团的强大引力会扭曲时空，所以光的路径也会发生弯曲。（图/L. Hustak， STScI)

如果一个大质量物体恰好位于我们和一个遥远的背景光源之间，那么这个物体可能会像透镜一样，将光线偏转并聚焦，从而放大这个光源。通过这种方法，经常会发现被放大了数倍的星系。

哈勃空间望远镜和韦布空间望远镜之所以能探测到埃兰迪尔，正是运用了引力透镜效应。它们幸运地瞄准了一个大质量星系团WHL0137-08。这个位于地球和埃兰迪尔之间的星系团扭曲了周围的空间结构，产生一种放大效应，使天文学家能够像透过一个放大镜那样透过这个星系团进行观测。‍‍‍‍

埃兰迪尔与黎明之弧  

埃兰迪尔所在的星系被称为“黎明之弧”。虽然星系中的其他特征会因为引力透镜效应而多次出现，但埃兰迪尔只是以一个光点的形式出现，即使在韦布空间望远镜的高分辨率红外成像中也是如此。天文学家计算出，埃兰迪尔被放大了至少4000倍。

大多数像埃兰迪尔这样的大质量恒星，通常都有伴星。但天文学家并没有预期韦布空间望远镜能发现埃兰迪尔的伴星，因为从我们的视角看来，它们之间的距离将会太近，难以在天空中分辨。然而，仅根据埃兰迪尔的颜色，天文学家怀疑他们可能看到了一颗更冷、更红的伴星的迹象。由于宇宙的膨胀，这些光已经被拉伸到哈勃空间望远镜无法探测到的波长，但韦布空间望远镜却可以。‍‍‍‍‍‍

左边显示了大质量星系团WHL0137-08，右边显示了黎明之弧，其中包含了迄今为止探测到的最遥远的恒星——埃兰迪尔（Earendel）。（图/NASA， ESA， CSA， D. Coe，B. Welch，Z. Levay）

除了埃兰迪尔，韦布空间望远镜的近红外相机还揭示了黎明之弧的一些其他值得关注的细节，比如年轻的恒星形成区，以及年老的、直径小至10光年的星团。恒星形成区看起来很细长，估计不到500万年的历史。埃兰迪尔两侧的小点，是一个更古老、更成熟的星团的两个图像。这个星团估计至少有1000万年的历史，天文学家确定这个星团受到引力的束缚，很可能一直持续到今天。这向我们展示了银河系中的球状星团在130亿年前形成时的样子。

韦布空间望远镜在未来对埃兰迪尔及黎明之弧星系进行的光谱观测分析，也将可以揭示有关亮度、温度和成分的信息。

自从哈勃空间望远镜发现埃兰迪尔，韦布空间望远镜也用这种技术发现了其他非常遥远的恒星。发现这些极其遥远的恒星，或者那些在时间上接近宇宙大爆炸的恒星，无疑是令人兴奋的。因为这将有助于我们更好地谱写宇宙历史的最初篇章。而天文学家也默默地期盼着，终有一天，他们能够发现宇宙中第一代恒星。

参考来源：

https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2023/news-2023-132

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