Hubble mengungkapkan bintang terjauh yang pernah terdeteksi

Bintang paling jauh — atau mungkin sepasang bintang — yang pernah dilihat para astronom baru saja terungkap berkat teleskop Hubble dan sekelompok besar galaksi. Jauh dari Bumi, alam semesta melengkung di sekitar sebagian besar gugus galaksi, menciptakan lensa gravitasi di ruang-waktu seperti lensa melengkung di kaca pembesar. Seperti kaca pembesar, ia mengungkapkan sesuatu yang kecil dan tersembunyi: sistem bintang dari alam semesta awal.

Sistem bintang yang jauh mengambil nama resmi WHL0137-LS, tetapi para astronom yang menemukannya menjulukinya “Earendel” dari kata Inggris Kuno yang berarti “bintang pagi” atau “cahaya terbit.”

Sistem earendel seperti yang kita lihat hari ini bersinar hanya dalam 900 juta tahun setelah Big Bang, menurut penulis sebuah makalah baru di jurnal Alam menggambarkan penemuan Sepenuhnya 12,8 miliar tahun berlalu sebelum cahaya itu mencapai Teleskop Luar Angkasa Hubble, diperbesar oleh trik gravitasi yang beruntung untuk muncul sebagai noda kecil foton pada sensor gambar Hubble. Earendel 8,2 miliar tahun lebih tua dari Matahari dan Bumi dan 12,1 miliar tahun lebih tua dari hewan pertama di planet kita.

Bahkan menurut standar bintang kuno, Earendel menonjol: para astronom mengamati pemegang rekor sebelumnya, yang dijuluki Icarus, seperti yang muncul 9,4 miliar tahun yang lalu — 3,4 miliar tahun lebih baru daripada pemegang rekor baru ini. Bahkan supernova tertua yang diketahui, biasanya objek individu yang paling terang dan paling mudah terlihat di ruang-waktu yang luas, lebih muda dari Earendel.

NASA, ESA, dan P. Kelly (Universitas Minnesota)

Melihat melalui lensa gravitasi

Galaksi rumah Earendel, busur Matahari Terbit, mengambil namanya dari efek lensa gravitasi yang memungkinkan penemuan ini.

“Galaksi ini tampak diperbesar dan membentang menjadi bentuk bulan sabit yang panjang dan tipis karena efek lensa gravitasi dari sekelompok besar galaksi di latar depan,” kata Brian Welch, astronom Universitas Johns Hopkins dan penulis utama studi tersebut. Alam kertas.

Welch mengatakan The Verge bahwa dia menemukan Earendel saat dia mempelajari lensa gravitasi itu sendiri.

Lensa gravitasi, seperti kaca pembesar, cenderung membengkokkan dan memutar gambar dan memiliki area perbesaran yang lebih tinggi dan lebih rendah. Jika Anda memiliki kaca pembesar di rumah, kemungkinan pembesaran terbaik di tengah lingkaran sederhana. Lensa gravitasi lebih sulit digunakan.

Dalam lensa gravitasi, ada garis yang disebut “kurva kritis” di mana perbesaran paling kuat. Objek yang terlihat melalui lensa dipantulkan melintasi kurva kritis, muncul beberapa kali. Dan semakin dekat mereka sejajar dengan garis kurva dari sudut pandang kita di Bumi, semakin diperbesar.

Sains: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Pemrosesan gambar: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)

“Saya sedang membuat model efek pelensaan dari gugus galaksi, dengan tujuan mengukur perbesaran Busur Matahari Terbit,” kata Welch. “Model terus memprediksi bahwa satu titik terang di busur ini harus memiliki perbesaran yang sangat tinggi.”

Welch menyadari bahwa titik terang ini adalah objek yang sangat dekat dengan kurva kritis — begitu dekat dan sangat kecil sehingga bahkan mata tajam Hubble memecahkan bayangan ganda yang dipantulkan melintasi garis sebagai noda tunggal. Kedekatan dengan kurva kritis itu juga berarti bahwa apa pun itu, itu telah diperbesar antara 1.000 dan 40.000 kali sebelum mencapai Hubble. Betapapun kecil dan redupnya itu tampak bagi Hubble, pada kenyataannya jauh lebih kecil — kecil pada skala galaksi Sunrise Arc.

“Ketika saya melihat lebih jauh, saya menemukan bahwa sumbernya terlalu kecil untuk menjadi apa pun selain bintang individu (atau sistem biner),” kata Welch.

Alam semesta kuno

Welch dan tim besar rekan penulis internasional menghabiskan tiga setengah tahun mempelajari Earendel di beberapa pengamatan Hubble untuk memastikan bahwa mereka melihat sesuatu yang nyata dan bukan efek sementara dari cahaya.

Waktu dan upaya itu tidak sia-sia, kata Welch, karena bintang-bintang yang sangat tua ini dapat mengajari kita banyak hal tentang sejarah alam semesta.

“Dengan objek yang jauh, kita melihat ke masa lalu alam semesta dan ke masa ketika alam semesta tampak sangat berbeda dari sekarang,” kata Welch. “Kami tahu bahwa galaksi terlihat berbeda pada masa awal ini, dan kami tahu bahwa hanya ada beberapa generasi bintang yang muncul sebelumnya.”

Bintang adalah pabrik elemen berat di alam semesta kita, terbentuk ketika atom yang lebih ringan seperti hidrogen dan helium bergabung bersama melalui fusi nuklir untuk membentuk materi yang lebih berat seperti karbon, oksigen, dan bahkan besi. Earendel, pada tahap awal dalam sejarah alam semesta kita, mungkin memiliki materi yang sangat sedikit yang lebih berat daripada helium dalam sistemnya, kata Welch.

“Mempelajari bintang berlensa ini secara mendetail memberi kita jendela baru tentang seperti apa bintang-bintang di masa-masa awal ini dan bagaimana perbedaannya dari bintang-bintang di alam semesta terdekat,” kata Welch.

Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), diluncurkan pada Desember 2021, saat ini sedang bersiap untuk operasi sains. Optiknya, lebih tajam dari Hubble, harus dapat mengkonfirmasi kesimpulan mereka bahwa Earendel adalah sistem bintang tunggal dan bukan sekelompok sistem bintang yang disatukan, tulis para penulis di koran. Mereka juga berharap untuk melihat apakah Earendel adalah bintang soliter atau sistem biner, mempelajari lebih lanjut tentang suhu dan massa bintang, di antara sifat-sifat lainnya.

JWST akan sibuk membuat daftar keinginan ilmiah yang telah berkembang lama di tahun-tahun yang dihabiskan para astronom untuk mengantisipasi peluncuran, sebagai The Verge dilaporkan sebelumnya. Itu akan mencakup mempelajari planet ekstrasurya serta alam semesta kuno – termasuk sistem bintang seperti Earandel yang bersinar pada waktu fajar.

Pembaruan 12:07 ET: Artikel ini telah diperbarui dengan gambar tambahan Earandel dan busur Matahari Terbit.