Das Hubble-Weltraumteleskop ortet den ältesten und am weitesten bekannten Stern

Sternenlicht, leuchtender Stern, wie weit sieht die Nacht.

Astronomen gaben am Mittwoch die Entdeckung des am weitesten entfernten und ältesten je gesehenen Sterns bekannt, eines Lichtpunkts, der vor 12,9 Milliarden Jahren oder nur 900 Millionen Jahre nach dem Urknall, der das Universum hervorbrachte, heller wurde.

Das bedeutet, dass das Licht des Sterns 12,9 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt hat, um die Erde zu erreichen.

Das Ergebnis war Teil einer Bemühung, es zu verwenden Hubble-Weltraumteleskop Um nach einigen der ältesten und am weitesten entfernten Galaxien im Universum zu suchen. Durch einen glücklichen Zufall konnten Astronomen ein einzelnes Sternensystem innerhalb einer dieser Galaxien erkennen.

sagte Brian Welch, ein Doktorand an der Johns Hopkins University in Baltimore und Autor von Ein Forschungsbericht, der am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, beschreibt die Entdeckung.

Normalerweise sind entfernte Objekte zu dunkel, um gesehen zu werden. Aber Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, das beschreibt, wie die Schwerkraft den Raum krümmt, bietet eine nützliche Lösung. Ein massereicher Galaxienhaufen in der Nähe kann als Linse fungieren, um das Licht von Sternen und fernen Galaxien dahinter zu verstärken.

Eine Untersuchung mit dem Hubble-Weltraumteleskop untersuchte 41 Galaxienhaufen. „Wenn Sie sich eine Gruppe wirklich massereicher Galaxienhaufen ansehen, besteht eine gute Chance, dass Sie einige sehr massereiche Objekte dahinter finden“, sagte Mr. Welch.

Herr Welch sagte, dass ein Galaxienhaufen typischerweise die Helligkeit des Objekts dahinter um das bis zu 10-fache vergrößert.

Allerdings wird das Licht nicht gleichmäßig verstärkt. Wellen in der Raumzeit können leuchtende Punkte erzeugen, wie Wellen auf der Oberfläche eines Schwimmbeckens, die Muster leuchtender Punkte am Boden des Beckens erzeugen. Bei der Untersuchung einer entfernten, vergrößerten Galaxie stellten Astronomen fest, dass ein Lichtpunkt mit einer der Wellen ausgerichtet war und seine Leuchtkraft um das Tausendfache oder mehr verstärkt wurde.

„Die Galaxie erstreckt sich gewissermaßen in diesem langen, sichelförmigen Bogen“, sagte Mr. Welch. „Und dann ist der Stern nur ein Bestandteil davon.“

Während sich das Universum ausdehnt, bewegen sich entfernte Objekte schneller. Dadurch verschiebt sich die Frequenz des Lichts hin zu längeren Wellenlängen. Der von Mr. Welch und seinen Kollegen entdeckte Stern hat eine Rotverschiebung von 6,2, die Astronomen nennen, viel höher als der bisherige Rekord für den am weitesten entfernten einzelnen Stern. Dieser Stern, der 2018 gemeldet wurde, hatte eine Rotverschiebung von 1,5, was dem Alter des Universums von etwa vier Milliarden Jahren entspricht.

Die Forscher nannten den neuen Stern Earendel – im Altenglischen „Morgenstern“. Wenn es sich um einen einzelnen Stern handelt, schätzen Astronomen, dass es sich um einen massiven Stern handelt – etwa die 50-fache Masse unserer Sonne. Es kann auch ein Zwei- oder Mehrsternsystem sein.

Die Earendel-Ausrichtung und die Galaxiengruppe werden jahrelang bestehen bleiben, daher wird Earendel eines der Ziele im ersten Jahr der Beobachtungen durch die neu gestartete Gruppe sein. James-Webb-Weltraumteleskopdas einen größeren Spiegel als Hubble hat und Licht bei längeren Infrarotwellenlängen sammelt.

Webbs Beobachtungen werden in der Lage sein, die Helligkeit über ein Spektrum von Wellenlängen zu messen. Dies wird Astronomen helfen, die Temperatur des Sterns zu bestimmen. „Wir brauchen dieses Spektrum wirklich, um mit absoluter Gewissheit zu sagen, dass dies ein Stern im Vergleich zu etwas anderem ist“, sagte Herr Welch.

Herr Welch sagte, dass später detailliertere Beobachtungen von Webb Earendels Zusammensetzung bestimmen könnten. Der Urknall produzierte nur die leichtesten Elemente wie Wasserstoff und Helium. Die ersten Sterne dürften daher geringere Konzentrationen an schwereren Elementen enthalten, die durch Fusionsreaktionen innerhalb von Sternen und bei Explosionen sterbender Sterne entstehen. Die aktuelle Hypothese ist, dass mit weniger schwereren Elementen die ersten Sterne groß und hell sein sollten.

„Es sieht sehr heiß und sehr massiv aus“, sagte Stephen Finkelstein, ein Astronom an der University of Texas in Austin, der nicht an der Forschung beteiligt war, über Earndale.

Dieser Stern allein würde jedoch nicht ausreichen, um den Zustand der größten Sterne im frühen Universum zu beweisen. „Aber er unterstützt das definitiv“, sagte Dr. Finkelstein. „Wenn Sie anfangen, eine große Anzahl zu bilden, und viele von ihnen scheinen sehr massereich zu sein, werden die Beweise immer stärker, dass massereichere Sterne im fernen Universum die Norm sind.“

Das Webb-Teleskop soll auch weit entfernte Lupensterne wie Earendel finden können, obwohl die Anzahl der zufällig mit einer Gravitationslinse aufgereihten Sterne unsichtbar bleibt. Möglicherweise kann es sogar einige Sterne bei einer Rotverschiebung zwischen 10 und 20 identifizieren, was einem Zeitraum zwischen 100 Millionen und 500 Millionen Jahren nach dem Urknall entspricht.

„Das ist genau in diesem Fenster, wenn wir glauben, dass sich die ersten Sterne bilden“, sagte Dr. Finkelstein.