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哈勃發現史上最遠恒星,距離129億光年,是怎麼被發現的?

在造價100億美元的韋伯太空望遠鏡升空并傳回第一張包含1000個星系的深空圖像後,身為老前輩的哈勃太空望遠鏡的名頭似乎被蓋過了。

但熟悉天文學的人都知道,相比尚處于調試階段的韋伯望遠鏡,早已升空工作數十年的哈勃望遠鏡才是人類觀測宇宙的利器,近幾十年來無數張宇宙深空攝影都出自哈勃之手,它才是人類文明最銳利的眼睛。

根據NASA新公布的消息,哈勃望遠鏡不久前又創下了一項天文學記錄,那就是它發現了有史以來距離地球最遠的單顆恒星,距離足足有129億光年。

衆所周知,在百億光年的距離上分辨出單顆恒星幾乎是不可能完成的任務,因為如此遙遠的距離早已不再是單顆恒星的舞台,在這種距離上能被明顯分辨出的隻有直徑數十萬光年包含數千億顆恒星的星系們。

在之前的若幹次哈勃深空攝影中,天文學界所獲得的圖像全都是宇宙中的星系本身,從來沒有在這若幹個星系中發現單顆恒星的影子,一是因為恒星不太可能脫離星系獨立存在,二是因為單顆恒星的亮度太低不足以被發現。

此次哈勃望遠鏡之所以能創下“發現129億光年外的單顆恒星”的超級記錄,很大程度上是因為這顆恒星的年齡足夠古老,并且它的亮度足夠大。

首先是年齡

129億光年的距離意味着哈勃看到的這顆恒星是129億年前的恒星,而宇宙的年齡也不過138.2億年,所以這顆名為Earendel:厄倫德爾的恒星屬于宇宙大爆炸後第一批誕生的恒星之一,當時宇宙中的恒星還比較少,星系也比較少,所以這顆亮度達到太陽數百萬倍的恒星還算比較顯眼,哈勃望遠鏡也才能發現它。

在目前的大爆炸宇宙模型中

宇宙大爆炸後的3億年内被稱為“宇宙黎明時期”,在此期間大量的第一代恒星開始誕生并逐漸組成星系,而太陽這類含有重元素的第二代恒星還沒有出場的機會,跟Earendel:厄倫德爾恒星同時被發現的,還有6個星系,它們和恒星一樣也屬于大爆炸後的第一批成員。

但可惜的是這些都是129億年前的事了,Earendel:厄倫德爾這種亮度在太陽的數百萬倍以上的恒星壽命都不會太長,現在都它也許早已是一顆黑洞了,至于同時被觀測到的那6個星系,則有可能在漫長的歲月中碰撞融合成新的星系。

一言蔽之:哈勃望遠鏡看到的這些恒星和星系,隻是129億年前宇宙大爆炸之初的一個切片而已,并不是宇宙的全部。

其實哈勃能看到這顆恒星除了因為恒星本身的特殊外,還得謝謝愛因斯坦才行,因為愛因斯坦第一個提出來宇宙中的“引力透鏡效應”。

所謂引力透鏡其實就是宇宙中的放大鏡或者望遠鏡,因為愛因斯坦在廣義相對論中論證了宇宙中的光子可以被扭曲的時空影響前進路線,所以當某顆恒星或者星系的前方有一個引力源的話,這顆恒星或者星系發出的光就會被偏折。

在一些特殊排列出現的情況下,後方恒星或者星系發出的光還會被前景星系的引力放大,進而讓天文學界們獲得一個宇宙中的放大鏡或者說望遠鏡,從而看到更遠更深處的恒星和星系。

此次發現的129億光年外的Earendel:厄倫德爾恒星,就是用引力透鏡法被哈勃望遠鏡捕捉到的,為這顆恒星充當望遠鏡角色的則是一個900萬億倍太陽質量的星系WHL0137-08,它用自身強大的引力把Earendel:厄倫德爾恒星的亮度放大了數千倍,然後才被哈勃望遠鏡用9個小時的長曝光捕捉到了。

在哈勃的這一發現公諸于世後,NASA準備讓韋伯望遠鏡在未來也對Earendel:厄倫德爾恒星展開觀測,因為韋伯的性能比哈勃更強,它的觀測結果将揭示這顆宇宙早期恒星的更多信息,比如它的主要元素構成。

在一系列新技術的加持下,甚至不排除韋伯望遠鏡利用引力透鏡效應發現更遠恒星的可能性,畢竟宇宙這麼大,一切皆有可能。

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