Forsiden Romvirksomhet Solsystemet Exoplaneter Liv i rommet Himmelbegivenheter Interstellare ferder
Artikkelarkiv Astroshow og foredrag For skoler Astrobutikken Linker Om oss


Eksepsjonelle observasjoner av superfjern stjerne i urtiden


08.12.23: I 2022 ble romteleskopet Hubble benyttet til å oppdage en rekordfjern stjerne som er synlig for oss takket være en gigantisk kosmisk linse. Nye observasjoner med det langt kraftigere James Webb-teleskopet har gitt svært viktig informasjon både om stjernen og om forholdene i Universet kort tid etter Big Bang.

av Knut Jørgen Røed Ødegaard

 

I dette området er det tett i tett med svært fjerne galakser. Her har forskerne funnet noen buer som gravitasjonsavbildninger av ekstremt fjerne objekter, blant annet den suverent fjerneste enkeltstjernen som hittil er observert (markert som «Earendel»).
Foto: NASA, ESA, CSA
Vitenskapelig innhold: Dan Coe (STScI/AURA for ESA, JHU), Brian Welch (NASA-GSFC, UMD)
Bildebehandling: Zolt G. Levay


Når vi ser langt ut i Universet, ser vi samtidig tilbake i tid. Galakser som er 10 milliarder lysår unna, ser vi slik de var for nettopp 10 milliarder år siden, altså 3,8 milliarder år etter Big Bang som fant sted for 13,8 milliarder år siden. Før de store romteleskopenes tidsalder var det kun mulig å observere enkeltstjerner i de nærmeste galaksene, opptil noen millioner lysår fra oss. Fjernere galakser fremsto som tåkeflekker med spiralmønster (spiralgalakser) eller andre former (elliptiske og irregulære galakser).

Når vi observerer utover i verdensrommet, ser vi også tilbake i tid. Dette blir spesielt tydelig når vi observerer mange milliarder lysår utover og nærmere oss de tidligste objektene i tid.
Illustrasjon: Harikane et al., NASA, ESA, and P. Oesch (Yale University)


Romteleskopet Hubble gjorde det mulig å observere lyssterke enkeltstjerner betydelig lenger unna, men likevel ikke på det vi kaller kosmologiske avstander – flere milliarder lysår. Dermed var det heller ikke mulig å studere stjernenes egenskaper ved vesentlig tidligere tidsepoker.

Ingen tenkte derfor at det skulle bli mulig å observere enkeltstjerner i Universets tidlige utviklingsfaser. Dette ble likevel virkelig da Hubble i 2022 slo sin egen rekord fra 2018 og oppdaget den fjerneste stjernen som hittil er oppdaget. Denne stjernen, med kallenavnet Earendel, sendte ut sitt lys i løpet av Universets første milliard år.

Å oppdage og bekrefte rekordavstanden til stjernen var imidlertid bare begynnelsen. Det er her det nye romteleskopet James Webb kommer inn. Webbs første observasjoner av Earendel har gitt ekstremt nyttig informasjon hvilken type stjerne det er snakk om og til og med informasjon om galaksen rundt stjernen. Fremtidige analyser av Webb-teleskopets spektroskopiske observasjoner av Earendel og vertsgalaksen, Sunrise Arc, kan også gi informasjon om stjernens lysstyrke, temperatur og sammensetning.

Webb-teleskopets NIRCam (Near-Infrared Camera)-instrument avslører at stjernen er en masserik B-type stjerne med mer enn dobbelt så høy temperatur som vår sol, og omtrent en million ganger større lysstyrke.


Spektakulær kosmisk linse

Stjernen er mulig å observere takket være to heldige faktorer – superkraftige romteleskop og en enorm kosmisk linse. Tyngdekreftene fra masserike objekter krummer rommet rundt seg slik at lyset ikke går i rett linje. Dermed kan tyngdekreftene fungere som en linse som forsterker og forvrenger lyset fra bakgrunnskilder. Dette er observert en lang rekke ganger, men i dette tilfellet har lyset blitt forsterket med en faktor på minst 4000!

Slik fungerer en gravitasjonslinse! Sett fra Jorden ligger en stor masseansamling (i dette tilfellet en galaksehop) på linje med en fjern lyskilde (her en galakse). Masseansamlingen (galaksehopen) krummer rommet slik at lysbanene blir bøyd i retning Jorden. På den måten blir lyskilden forsterket, på samme måte som en glasslinse kan forsterke sollyset og fungere som et brennglass.
Illustrasjon: STScI/NASA/ESA


Det er den masserike galaksehopen WHL0137-08 som fungerer som en linse i dette tilfellet og forsterker dessuten lyset stjernens vertsgalakse, den såkalte Sunrise Arc (soloppgangsbuen). Sett fra Jorden ligger galaksen perfekt på linje med WHL0137-08 og forårsaker både at lyset blir kraftig forsterket og at kilden blir strukket ut i buer.

Mens andre deler av galaksen dukker opp flere ganger på grunn av gravitasjonslinsen, er Earendel bare synlig som en enkelt lyskilde selv på Webb-teleskopets høyoppløselige bilder tatt i infrarødt. Ut fra dette måler astronomene at lyset fra objektet er forstørret og forsterket med en faktor på minst 4000, og dermed er ekstremt lite – det er snakk om den suverent fjerneste stjernen som noen gang er oppdaget – vi ser den slik den var bare 1 milliard år etter Big Bang. Den forrige rekordholderen for å være den fjerneste stjernen ble også oppdaget av Hubble og observeres slik den var rundt 4 milliarder år etter Big Bang.

I tillegg har et annet forskerteam som bruker Webb-teleskopet, nylig identifisert en gravitasjonslinsestjerne de ga kallenavnet Quyllur. Dette er en rød kjempestjerne som ses slik den var 3 milliarder år etter Big Bang.


Observasjoner antyder ledsagerstjerne

Masserike stjerner som Earendel har ofte ledsagere, i hvert fall i vår tidsepoke. Det var ikke ventet at Webb-teleskopet skulle kunne avsløre noen ledsagere til Earendel siden disse trolig ville være så nær hverandre at de ville være umulig å skille fra hverandre. Undersøkelser av lyset fra Earendel, antyder imidlertid at det er hint av en kjøligere, rødere følgestjerne. Dette lyset har blitt strukket av Universets ekspansjon til bølgelengder som er lengre enn Hubbles instrumenter kan oppdage, og var derfor bare mulig å observere med Webb.

Webb-teleskopets NIRCam (infrarødt kamera) viser også andre bemerkelsesverdige detaljer i Sunrise Arc, som er den sterkest gravitasjonsforstørrede galaksen som er oppdaget i Universets første milliard år. Dette inkluderer både unge stjernedannende områder og eldre etablerte stjernehoper så små som 10 lysår i diameter. Disse trekkene speiles av gravitasjonslinsen og er synlig på begge sidene av linjen med sterkest forstørrelse. Det stjernedannende området ser ut til å være langstrakt, og anslås å være mindre enn 5 millioner år gammelt (dette er ekstremt ungt i stjernesammenheng!). På hver side av Earendel er to avbildninger av en eldre, mer etablert stjernehop, som trolig er minst 10 millioner år gammel. Denne stjernehopen er gravitasjonelt bundet og finnes trolig fortsatt. Dette er spesielt interessant fordi det viser oss hvordan kulehopene i vår egen Melkevei kan ha sett ut da de ble dannet for 13 milliarder år siden.

Kulehoper er kuleformede og svært tette ansamlinger av stjerner. Her ser vi M2 i Melkeveien som inneholder over 150 000 stjerner innenfor en diameter på 150 lysår. Melkeveien har totalt rundt 150 kulehoper som består av hovedsakelig svært gamle stjerner.
Foto: NASA, ESA, STScI, and A. Sarajedini (University of Florida)


Astronomer analyserer for tiden data fra observasjoner med Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) av Sunrise Arc-galaksen og Earendel, for å få nøyaktige data om sammensetning og avstand til galaksen.

Etter at Hubbles ble brukt til å oppdage Earendel, har Webb oppdaget andre svært fjerne stjerner ved å bruke den samme teknikken, men ingen fullt så langt unna som Earendel. Oppdagelsene har åpnet et nytt vindu for studier av stjerner og stjernefysikk i Universets barndom. Frem til svært kort tid siden var galaksene de minste objektene som var mulig å registrere i disse tidlige fasene av Universet. Forskerteamet har et forsiktig håp om at dette kan være et skritt mot en eventuell oppdagelse av en av de aller første generasjonene stjerner, kun sammensatt av hydrogen og helium fra Big Bang og helt uten tyngre grunnstoffer dannet i stjerner (men se også her).


MER INFORMASJON

Pressemelding om Earendel

Astroevents.no: Ny avstandsrekord: Stjerne observert 9 milliarder lysår unna!

astroevents.no: James Webb finner bevis for kosmiske ur-superstjerner!

Flere saker om stjerner


Astro-romfartsshow

Våre astroshow sett av over 120 000!

“Out of Space”: Astro-romfartsshow

Forestillinger for skoleelever
Science fiction-trilogien Ad Astra

Opplev den første reisen til et annet solsystem, leting etter livsformer på exoplaneter og Solsystemets og menneskehetens fremtid!

Bøkene er rikt illustrert med flotte fargebilder.

Pluto – menneskehetens siste tilfluktssted!

- stjernereiser - exoplaneter - romheiser
- ormehull - multivers - liv i rommet
- fremtidsteknologi - intergalaktiske opplevelser
- astronomiske fenomener - galaksens fremtid
- krim


Av science fiction-forfatter Anne Mette Sannes
Mer info og bestilling

Filmen Vårt magiske univers

Nyt det vakreste billedmaterialet som noen gang er tatt av vårt fantastiske univers! Fikk terningkast 6 i bladet Astronomi.

Produsert og kommentert av Anne Mette Sannes & Knut Jørgen Røed Ødegaard Mer info
Våre nettsteder
astroevents.no Hovednettsted om Universet
svalbard2015.no Solformørkelsen 20. mars 2015
astrobutikken.no Bøker og filmer m.m.

Følg oss på facebook

Følg oss på facebook

 

 

Kontakt: Knut Jørgen Røed Ødegaard Tlf: 99 27 71 72 E-post: knutjo@astroevents.no Anne Mette Sannes Tlf. 97 03 80 50 E-post: amsannes@astroevents.no