کشف دورترین ستاره مشاهده شده تاکنون با تلسکوپ هابل

ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل دورترین ستاره‌ای را که تاکنون مشاهده شده کشف کرده‌اند. ستاره‌ای داغ و آبی رنگ که ۴.۴ میلیارد سال پس از مهبانگ وجود داشته است. این کشف، بینش جدیدی را در شکل‌گیری و تکامل ستاره‌ها در جهان اولیه و اجزای خوشه‌های کهکشانی و همچنین ماهیت ماده تاریک فراهم می‌کند.

این ستاره دور در بهار ۱۳۹۵/ ۲۰۱۶ در خوشه کهکشانی MACS J1149-2223 کشف شد. رصد با تلسکوپ هابل در واقع برای ردیابی و دنبال کردن جدیدترین انفجار ابرنواختری‌ای انجام شد که نورش دچار همگرایی گرانشی شده بود و با نام مستعار« رفسدال» (Refsdal)  شناخته می‌شد. در همین حال یک منبع نقطه‌ای به صورت غیرمنتظره در کهکشانی که میزبان ابرنواختر بود درخشان شد. نور این ستاره دور هم مانند انفجار ابرنواختری رفسدال در اثر همگرایی گرانشی، بزرگنمایی پیدا کرده و برای هابل قابل مشاهده شده بود.

ستاره تازه کشف شده حداقل ۱۰۰ برابر دورتر از ستاره‌های منفردی است که ما می‌توانیم بررسی کنیم، به جز انفجارهای ابرنواختری. این ستاره «ال‌اس۱» (LS1 سرواژه Lensed Star 1 به معنی ستاره تحت تاثیر همگرایی گرانشی ۱) نام گرفته است و نور آن هنگامی که جهان فقط سنی حدود ۳۰ درصد سن کنونی آن داشت، یعنی حدود ۴،۴ میلیارد سال بعد از مهبانگ، منتشر شده است. مشاهده ستاره با هابل صرفا به این دلیل امکان‌پذیر بود که نور ستاره به دلیل وجود عدسی گرانشی دو هزار برابر افزایش یافته بود. نور از ال‌اس۱ فقط با جرم عظیم کل خوشه کهکشان تشدید نشده، بلکه جرمی متراکم با حدود سه برابر جرم خورشید نیز که درون خوشه کهکشانی است نور را افزایش داده است که این اثر ریزهمگرایی گرانشی نام دارد.

کشف ال‌اس۱ به ما امکان می‌دهد شناخت جدیدی را در مورد اجزای خوشه کهکشانی به دست بیاوریم. ما می‌دانیم که ریزهمگرایی گرانشی را یک ستاره، ستاره نوترونی یا سیاهچاله‌ای به جرم خورشید ایجاد کرده است. بنابراین ال‌اس‌۱ به ستاره‌شناسان این امکان را می‌دهد که ستاره‌های نوترونی و سیاه چاله‌ها را بررسی کنند که به شکل دیگری قابل مشاهده نیستند و می‌توانند برآورد کنند که چه تعداد از این اجرام تاریک در این خوشه کهکشانی وجود دارد.

از آنجا که خوشه‌های کهکشانی یکی از بزرگترین و پرجرم‌ترین ساختارهای کیهان هستند، شناخت اجزای آن‌ها همچنین دانش ما را در مورد ترکیب کلی کیهان افزایش می‌دهد که شامل اطلاعات بیشتر در مورد ماده تاریک مرموز نیز هست. اگر همان‌طور که اخیرا مطرح شده دست کم بخشی از ماده تاریک شامل سیاهچاله‌های نسبتا کم‌جرم باشد، ما باید بتوانیم این را در منحنی نوری ال‌اس۱ ببینیم. بر اساس مشاهدات به نظر نمی‌رسد بخش بزرگی از ماده تاریک از  سیاه چاله‌های نخستین با حدود ۳۰ برابر جرم خورشید تشکیل شده باشد.

پس از کشف، محققان مجددا از هابل برای اندازه‌گیری طیف ال‌اس۱ استفاده کردند. ستاره‌شناسان براساس تحلیل‌هایشان گمان می‌کنند که LS1 ستاره ابرغولی از رده طیفی B است. این ستاره‌ها بسیار درخشان و آبی رنگ هستند و دمای سطح آن بین ۱۱ هزار تا ۱۴ هزار درجه سانتیگراد است، بیش از دو برابر گرمتر از خورشید.

اما این پایان داستان نبود. مشاهدات انجام شده در پاییز سال ۱۳۹۵ /۲۰۱۶ به طور ناگهانی تصویر دومی از ستاره به ما نشان داد. ستاره‌شناسان واقعا شگفت‌زده شدند که تصویر دوم در مشاهدات قبلی دیده نشده بود چون تصویر کهکشانی هم که ستاره در آن قرار دارد تکرار شده است. ما تصور می‌کنیم که نور تصویر دوم به سبب وجود یک جسم بزرگ متحرک دیگر برای مدت زمان طولانی منحرف و تصویر از دید ما پنهان شده است؛ زمانی که جرم عظیم از خط دید ما خارج شد، تصویر دوم ستاره برای ما قابل مشاهده شد. تصویر دوم و جرم سر راه نور آن، قطعه دیگری از پازل را برای مشخص شدن آرایش خوشه‌های کهکشانی تکمیل می‌کند‌‌. اخترشناسان می‌گویند که با تحقیقات بیشتر و با آغاز به کار تلسکوپ‌های قوی‌تر مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، ریزهمگرایی، بررسی تکامل اولین ستاره‌ها را در کیهان با جزئیاتی فراتر از انتظارات قبلی ممکن خواهد کرد.