HST pozoroval doposud nejvzdálenější hvězdu ve vesmíru

Astronomové objevili modrou hvězdu, které dali přezdívku Icarus. Jedná se o doposud nejvzdálenější pozorovanou osamělou hvězdu. Normálně by byla příliš slabá na to, abychom ji mohli pozorovat, a to dokonce i největšími dalekohledy světa. Avšak prostřednictvím gravitační čočky, která nesmírně zesílila slabou záři hvězdy, astronomové využívající Hubbleův kosmický teleskop HST byli schopni identifikovat tuto velmi vzdálenou hvězdu a ustanovit tak nový pozorovatelský rekord v této kategorii. Hvězdu Icarus rovněž využili k testování teorie temné hmoty a k průzkumu složení kupy galaxií, která se nachází v popředí.

Na připojené fotografii v úvodu článku je vlevo část „hlubokého pole“ studované kupy galaxií s názvem MACS J1149+2223 snímané v rámci programu Frontier Fields, realizovaného od roku 2014. Vložený čtverec vyznačuje polohu, kde byla „nová“ hvězda objevena v květnu 2016 – a to na základě zesílení její jasnosti prostřednictvím gravitační čočky. Vpravo nahoře je výřez snímku z roku 2011, na kterém ještě hvězda vidět není. Vpravo dole šipka ukazuje hvězdu, jejíž jasnost byla přechodně zesílena efektem „čočkování“.

Hvězda ukrývající se ve velmi vzdálené spirální galaxii je tak daleko, že její světlo potřebovalo 9 miliard roků, než dosáhlo Země. To znamená, že opustilo hvězdu v době, kdy stáří vesmíru činilo pouhých 30 % jeho současného věku.

Objev hvězdy Icarus v důsledku gravitační čočky otevřel pro astronomy nové možnosti studia jednotlivých hvězd ve vzdálených galaxiích. Tato pozorování poskytnou unikátní detailní pohled na vývoj hvězd, zejména těch velmi svítivých.

„Toto je vůbec poprvé, co se podařilo pozorovat vzdálenou osamělou hvězdu na základě zesílení jejího jasu,“ vysvětluje vedoucí výzkumu Patrick Kelly, bývalý postgraduální student na University of California at Berkeley, nyní pracující na University of Minnesota. „Na snímku můžete vidět jednotlivé vzdálené galaxie. Pozorovaná hvězda je přinejmenším 100× dále než jiné osamělé stálice, které můžeme pozorovat – s výjimkou explozí supernov.“

Gravitace jako přírodní vesmírná čočka

Kosmický úkaz, který způsobil, že tato hvězda je pozorovatelná, se označuje také jako kosmické „gravitační čočkování“. Gravitace hmotné kupy galaxií v popředí působí jako přírodní vesmírná čočka, která ohýbá a zesiluje světlo vzdálenějšího objektu. Občas může světlo z jednoho objektu v pozadí vytvořit několikanásobný obraz. Záření může být velmi zesíleno, což způsobí, že i slabé a vzdálené objekty mohou být dostatečně jasné a pozorovatelné dostupnými prostředky.

V případě hvězdy Icarus ono přírodní „zvětšovací sklo“ představuje kupa galaxií s názvem MACS J1149+2223. Nachází se ve vzdálenosti zhruba 5 miliard světelných roků od Země. Tato hmotná kupa galaxií leží mezi Zemí a vzdálenou galaxií, v níž se nachází i hvězda Icarus (v okamžiku pozorování se nacházela na jedné přímce). Zkombinováním síly této gravitační čočky se znamenitým rozlišením a citlivostí Hubleova teleskopu HST mohli astronomové spatřit a studovat hvězdu Icarus.

Vědecký tým – jehož členy jsou i Jose Diego z Instituto de Física de Cantabria, Španělsko a Steven Rodney z University of South Carolina, Columbia – dal hvězdě jméno Icarus podle hrdiny z řecké mytologie, který podle pověsti letěl příliš blízko ke Slunci na křídlech z peří a vosku, který se však roztavil. (Její oficiální pojmenování je MACS J1149+2223 Lensed Star 1.) Stejně jako bájný Icarus i hvězda v pozadí zažila při spatření ze Země pouze pomíjející slávu: přechodně se prudce zvýšila její skutečná jasnost až 2 000×, když se krátkodobě dostala do vlivu gravitační čočky.

Počítačové modely napovídají, že obrovské zjasnění hvězdy Icarus nastalo nepochybně v důsledku gravitačního působení kupy galaxií (efekt gravitační čočky). Nesporně k tomu přispěl také vliv hvězdy s hmotností třikrát vyšší, než má naše Slunce, která se nachází v kupě galaxií v popředí, když se tato hvězda dostala do zákrytu se vzdálenější hvězdou Icarus (což je efekt známý jako gravitační mikročočka).

Charakteristika hvězdy Icarus

Když astronomové v roce 2016 využívali HST k monitorování supernov ve vzdálené spirální galaxii, zaznamenali nový světelný bod nedaleko jedné zjasněné supernovy. Z pozice nového zdroje usoudili, že její světlo muselo být mnohem více zesíleno než supernova.

Když analyzovali barvy světla přicházejícího z tohoto objektu, tak zjistili, že se jedná o modrou superobří hvězdu. Tento typ hvězd je mnohem větší, mnohem hmotnější a teplejší, a možná až sto tisíckrát jasnější než Slunce. Na základě dat získaných z pozorování bylo zjištěno, že Icarus je zhruba dvakrát teplejší než naše Slunce s povrchovou teplotou 11 000 až 14 000 °C. Avšak v této vzdálenosti by stále ještě byla příliš slabá na to, abychom ji bez efektu gravitační čočky vůbec spatřili, a to dokonce i pomocí Hubbleova teleskopu.

Astronomové doufají, že pomocí nového kosmického teleskopu James Webb Space Telescope (JWST), jehož start je nyní naplánován na květen 2020, objeví mnohem více podobných vzdálených hvězd.

Zdroj: http://hubblesite.org/news_release/news/2018-13 a https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/hubble-uncovers-the-farthest-star-ever-seen

autor: František Martinek