
当研究宇宙中最遥远的物体时,天文学家通常依赖一种称为引力灵敏的技术。基于爱因斯坦广义相对论的原理,这种技术涉及依靠物质(如星系团或恒星)的大量分布来放大来自远处物体的光线,从而使其看起来更亮更大。
这项技术已经允许研究遥远星系中的单个恒星。在最近的一项研究中,一个国际天文学家小组利用星系团研究了宇宙中最远的恒星。虽然它通常隐约可见,但前景星系团的存在使团队能够研究这颗恒星,以测试关于暗物质的理论。
最近描述他们的研究的研究出现在科学杂志“ 自然天文学 ”中,标题为“ 由星系团透镜在红移1.5处的单个恒星的极端放大率 ”。该研究由明尼苏达大学助理教授Patrick L. Kelly领导,其成员包括Las Cumbres天文台,美国国家光学天文台,哈佛 - 史密松天体物理中心(CfA),洛桑联合综合理工学院(EPFL)以及多所大学和研究机构。
和一组天文学家在发现不远处的新光点时,一直在使用哈勃和MACS J1149 + 2223来放大和监测远处旋涡星系的超新星。鉴于新来源的位置,他们确定它应该比超新星更高倍。更重要的是,此前对这个星系的研究并未显示光源,表明它已被透镜。
最近描述他们的研究的研究出现在科学杂志“ 自然天文学 ”中,标题为“ 由星系团透镜在红移1.5处的单个恒星的极端放大率 ”。该研究由明尼苏达大学助理教授Patrick L. Kelly领导,其成员包括Las Cumbres天文台,美国国家光学天文台,哈佛 - 史密松天体物理中心(CfA),洛桑联合综合理工学院(EPFL)以及多所大学和研究机构。
为了他们的研究,凯利教授和他的同事使用被称为MACS J1149 + 2223的星系团作为他们的镜头。位于距地球约50亿光年的这个星系团位于太阳系和含有伊卡洛斯的星系之间。通过将哈勃的分辨率和灵敏度与这颗引力透镜的强度相结合,该团队能够看到并研究蓝色巨人伊卡洛斯。
伊卡洛斯以希腊神话人物的名字命名,他的飞行距离太阳太近,这段历史相当有趣。在距离地球大约90亿光年的距离上,这颗恒星在我们看来就像宇宙仅有44亿年前那样。2016年4月,恒星由于MACS J1149 + 2223中恒星的引力放大而暂时增亮至正常光度的2000倍。
正如凯利教授最近在加州大学洛杉矶分校的新闻稿中解释的那样,这暂时让伊卡洛斯第一次成为天文学家可见的人物:
“你可以在那里看到各个星系,但是除了超新星爆炸之外,这颗恒星比我们可以研究的下一颗恒星至少要快100倍。”
和一组天文学家在发现不远处的新光点时,一直在使用哈勃和MACS J1149 + 2223来放大和监测远处旋涡星系的超新星。鉴于新来源的位置,他们确定它应该比超新星更高倍。更重要的是,此前对这个星系的研究并未显示光源,表明它已被透镜。

左图显示了有史以来最远的个人明星伊卡洛斯。右侧的小组显示了2011年的观点,没有伊卡洛斯可见,相比2016年明星的亮点。
正如加州大学洛杉矶分校学院的物理学和天文学教授Tommaso Treu和该研究的合着者所指出的那样:
“这颗恒星非常紧凑,可以作为针孔,提供非常尖锐的光束。这束光照在星系的前景星团上,充当宇宙放大镜......寻找更多这样的事件对于我们理解宇宙的基本组成非常重要。
在这种情况下,恒星的光提供了一个独特的机会来测试关于渗透宇宙的无形质量(又名“暗物质”)的理论。基本上,该团队使用由背景星提供的精确点光源来探测中介星系团,看它是否包含大量原始黑洞,这些黑洞被认为是暗物质的潜在候选物。
据信这些黑洞是在宇宙诞生期间形成的,并且具有比太阳大几十倍的质量。然而,这次测试的结果表明,来自哈勃已经监测了13年的背景恒星的光波动不符合这个理论。如果暗物质确实由微小的黑洞组成,来自伊卡洛斯的光线看起来会有很大的不同。
自从在2016年利用引力透镜法发现它以来,伊卡洛斯为天文学家观测和研究遥远星系中的单个恒星提供了一条新途径。通过这样做,天文学家能够对宇宙早期的单个恒星进行罕见和详细的观察,并观察它们(而不仅仅是星系和星团)随着时间的推移如何演变。
当詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)在2020年部署时,天文学家希望能够更好地了解宇宙历史上这个神秘的时期,并更多地了解这个神秘的时期。