Stjärna upptäckt 28 miljarder ljusår bort

Forskare vid Uppsala universitet har i ett internationellt samarbete lyckats urskilja vad som verkar vara en enskild stjärna vars ljus sändes ut från en region i rymden som nu befinner sig 28 miljarder ljusår bort från oss. Ett nytt avståndsrekord vad gäller observationer av enskilda stjärnor från tidiga universum. Observationerna gjordes med hjälp av Hubbleteleskopet och resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature.

Den nya upptäckten slår alla tidigare rekord att identifiera enskilda stjärnor från det tidiga universum. Stjärnan som nu observerats kommer från en tid endast 900 miljoner år efter Big Bang, då universum bara var 7 procent av sin nuvarande ålder.

Att få en inblick i universums tidiga skeenden har hittills varit väldigt svårt och endast de mest extrema och ljusstarka objekten skiner så starkt på natthimlen att de kan observeras på detta avstånd. Till och med det samlade ljuset från hela galaxer, bestående av många miljontals stjärnor, är ofta svåra att urskilja på de här extrema avstånden.

Upptäckten av stjärnan, som fått namnet Earendel, gjordes med hjälp av Hubbleteleskopet i observationer av galaxhopen WHL 0137-08. Stjärnan Earendel kunde observeras då den ligger i ett starkt så kallat gravitationslinsat synfält.

Fenomenet med ett gravitationslinsat synfält uppstår då gravitationen från tunga galaxhopar kan få ljuset från mer avlägsna objekt att böjas av och fokuseras. Det kan liknas vid ett gigantiskt förstoringsglas som sveper över synfältet som, om fokus hamnar precis på rätt plats, kan få ljuset från en enskild stjärna att bli förstärkt tillräckligt mycket för att bli synlig med, i detta fallet, Hubbleteleskopet.

Gravitationslinsningens effekter leder bland annat till att det som syns på natthimlen inte ger en helt korrekt bild av de objekt som ljuset kommer ifrån. Gigantiska hopar av galaxer, gas, stjärnor, svarta hål och mörk materia har en extremt stor massa och påverkar och förvränger ljuset som syns i teleskopen. Galaxer som annars skulle uppfattas som svaga prickar i synfältet, kan istället bli utdragna till ljusstarka och avlånga bågar i vilka mindre strukturer, såsom stjärnor, kan urskiljas. Genom att ha studerat ljuset från den gravitationslinsade galaxen WHL 0137-zD har nu forskargruppen lyckats urskilja stjärnan Earendel, som förstärkts med en faktor på flera tusen.

– Detta är en väldigt ovanlig händelse som ger oss en unik möjlighet att i större detalj kunna studera en stjärna från universums urtid, säger Anton Vikaeus, doktorand vid institutionen för fysik och astronomi vid Uppsala universitet.

När vi studerar universum ser vi oftast bara stillbilder av de objekt som en gång sände ut ljuset. Stjärnan Earendel, vars ljus nu färdats 12.9 miljarder år genom universum, levde bara några miljoner år innan den sedan exploderade i en kraftfull supernova. Resterna från stjärnan utgör nu delar av andra stjärnor som bildades i ett senare skede. Mycket troligt är också att de centrala delarna av stjärnan kollapsade vid explosionen för att bilda ett svart hål som existerar än idag.

Forskargruppen har precis tilldelats observationstid med James Webb-teleskopet, där de nu kommer att kunna studera just stjärnan Earendel för att undersöka fler detaljer kring stjärnan och dess exakta ursprung och natur.

Vid de här stora avstånden och tidiga epokerna i universums historia finns det goda möjligheter att upptäcka den första generationens stjärnor som endast består av väte, helium och extremt små mängder litium, vilka bildades kort efter Big Bang. Om Earendel verkligen är en första generationens stjärna återstår att se. Om så är fallet väntar många fler intressanta vetenskapliga upptäckter.

Studien är utförd inom ett internationellt samarbete med svenska bidrag från Erik Zackrisson och Anton Vikaeus vid Uppsala universitet.

Welch et al. (2022) A Highly Magnified Star at Redshift 6.2, Nature, doi: 10.1038/s41586-022-04449-y

För mer information kontakta:
Anton Vikaeus, tel: 073 8199197, e-post: anton.vikaeus@physics.uu.se
Erik Zackrisson, tel: 070-2749441, e-post: erik.zackrisson@physics.uu.se