Przejdź do treści

Barwy najdalszej znanej nam gwiazdy Earendel wskazują na jej podwójną naturę

Zdjęcie gromady galaktyk WHL0137-08 wykonane przez Teleskop Webba w bliskiej podczerwieni. W dodatkowym panelu po prawej pokazano galaktykę Łuk Wschodzącego Słońca (ang. Sunrise Arc), którą widzimy w czasach, gdy Wszechświat liczył mniej niż miliard lat (z=6,2). Ten obiekt jest znany, jako aktualnie najbardziej powiększoną galaktyka w wyniku silnego soczewkowania grawitacyjnego przez WHL0137-08. Jest również galaktyką macierzystą gwiazdy Earendel. Źródło: NASA, ESA, CSA, Dan Coe (STScI/AURA for ESA, JHU)

Fotony z najdalszej znanej nam obecnie gwiazdy Earendel wyruszyły w podróż do Ziemi, w czasach gdy Wszechświat liczył mniej niż miliard lat (przesunięcie ku czerwieni z = 6,2). Earendel oznacza „Gwiazdę Poranną” w języku staroangielskim i została odkryta przez Teleskop Hubble’a. Ostatnio Teleskop Webba rozszerzył naszą wiedzę o jej naturze doprecyzowując, że jest to gwiazda masywna typu widmowego B (temperatura powierzchniowa 2 razy, a jasność około milion razy większa niż Słońca). Zaś rozkład energii promieniowania wskazuje na istnienie chłodniejszego towarzysza gwiezdnego.


I. Earendel – najbardziej odległa, znana nam gwiazda

Ostatnio zostały opublikowane przez Briana Welcha ze współpracownikami wyniki obserwacji za pomocą Teleskopu Webba najdalszej znanej nam gwiazdy, którą nazwano Earendel. Światło, które obserwujemy teraz opuściło gwiazdę około 12,9 miliarda lat temu. Istniała więc w czasach, gdy Wszechświat liczył zaledwie 900 milionów lat. Światło tej gwiazdy podróżowało w rozszerzającym się Wszechświecie i obecnie Earendel znajduje się w odległości około 28 miliardów l.św. od nas.

Jasności Earendel wyznaczono z obserwacje fotometrycznych w bliskiej podczerwieni za pomocą kamery NIRCam. Najlepiej pasują do widma gwiazdy masywnej typu widmowego B o temperaturze powierzchniowa 2 razy i jasności około milion razy większej niż odpowiednie wartości dla Słońca.

Gwiazda o przydomku Earendel (astronomiczne oznaczenie: WHL0137-LS) znajduje się w galaktyce, zwanej również Łukiem Wschodzącego Słońca (ang. „Sunrise Arc”), ponieważ obraz tej galaktyki jest silnie zdeformowany przez soczewkowanie grawitacyjne i kształtem przypomina wschodzące Słońce.

Pomiędzy nami (z=0) i Earendel (z=6,2) znajduje się masywna gromada galaktyk WHL0137-08 (z=0,566), której pole grawitacyjne działa niczym soczewka wzmacniająca obserwowaną przez nas jasność tej gwiazdy. Tak się szczęśliwie zdarzyło, że Earendel znajduje się prawie dokładnie na linii o największym wzmocnieniu jasności („magnification line”) zaznaczonej na ilustracji (1) linią przerywaną. Dzięki temu ekstremalnemu wzmocnieniu Earendel została zaobserwowana zarówno przez Teleskop Hubble’a jak i Webba.

 

Zdjęcie wykonane przez Teleskop Hubble’a soczewkowanej grawitacyjnie galaktyki Łuk Wschodzącego Słońca (ang. Sunrise Arc) z zaznaczoną pozycją gwiazdy Earendel oraz linią, w pobliżu której najbardziej jest wzmacniana jasność obiektów („magnification line”). Zaznaczono również podwójny obraz tej samej gromady gwiazdowej („mirrored star cluster”). Światło Earendel wyruszało do nas, gdy Wszechświat nie miał jeszcze nawet miliarda lat (z=6,2). Źródło: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

Na ilustracji (1): Zdjęcie wykonane przez Teleskop Hubble’a soczewkowanej grawitacyjnie galaktyki Łuk Wschodzącego Słońca (ang. Sunrise Arc) z zaznaczoną pozycją gwiazdy Earendel oraz linią, w pobliżu której najbardziej jest wzmacniana jasność obiektów („magnification line”). Zaznaczono również podwójny obraz tej samej gromady gwiazdowej („mirrored star cluster”). Światło Earendel wyruszało do nas, gdy Wszechświat nie miał jeszcze nawet miliarda lat (z=6,2). Źródło: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

 

II. Rekord wzmocnienia jasności

Rozciągłe obiekty w galaktyce Łuk Wschodzącego Słońca takie jak gromady gwiazdowe, czy obszary gwiazdotwórcze wydają się być zwielokrotnione z powodu soczewkowania grawitacyjnego (przykłady na ilustracjach (1) i (4)) – co jest efektem rozciągłości tych obiektów w porównaniu do „praktycznie punktowych” gwiazd.

Wyjątek stanowi gwiazda Earendel, którą widać jako pojedynczy punkt świetlny, pomimo wysokiej rozdzielczości zdjęcia w podczerwieni wykonanego przez Teleskop Webba. Bazując na tej informacji astronomowie oszacowali, że jasność Earendel została wzmocniona przynajmniej 4 tysiące razy, czyli przynajmniej 9 wielkości gwiazdowych.

Natomiast przy dopasowaniu rozkładu energii w widmie w podczerwieni (ilustracja (2)) przyjęto wzmocnienie jasności Earendel nawet 17 tysięcy razy, czyli około 10,58 mag.

 

III. Barwy Earendel sugerują jej podwójną naturę 

Światło Earendel zostało „przesunięte” przez ekspansję Wszechświata do długości fali większych niż mógł zarejestrować Teleskop Hubble’a. Jej kosmologiczne przesunięcie ku czerwieni wynosi z=6,2. Dopiero Teleskop Webba zaobserwował kolory Earendel w bliskiej podczerwieni za pomocą kamery NIRCam. Na ilustracji (2) pokazano jasności obserwowane „AB mag” dla Earendel w ośmiu barwach, czyli filtrach fotometrycznych w przedziale długości fali λ ~ 1 μm – 5 μm (czarne koła z prostokątami błędów).

Masywne gwiazdy takie jak Earendel często posiadają gwiezdnych towarzyszy. Astronomowie nie spodziewali się, że Teleskop Webba odkryje jakiegokolwiek towarzysza Earendel. Jednakże biorąc pod uwagę tylko kolory Earendel, znaleziono poszlaki wskazujące na istnienie chłodniejszego, czerwonego towarzysza, ponieważ znacznie lepiej pasują jasności modelowe (zielone kwadraty) do wartości obserwacyjnych (czarne koła z prostokątami błędów) dla modelu gwiazdy podwójnej (ilustracja (2) - wykres po prawej stronie).

 

Na ilustracji: Jasność gwiazdy Earened w filtrach fotometrycznych kamery NIRCam współpracującej z Teleskopem Webba (czarne koła z prostokątami błędów) w porównaniu do różnych modeli widm gwiazdowych. Są to jasności Earendel w bliskiej podczerwieni (długości fali λλ~1-5μm) w skali wielkości gwiazdowych „AB mag” około 27-28 magnitudo. Na wykresie po lewej stronie do jasności obserwowanych Earendel dopasowano rozkład energii promieniowania w widmie pojedynczej gwiazdy (zielona krzywa) o temperaturze efektywnej Teff=15000 K, metaliczności takiej jak w Małym Obłoku Magellana (1/7 metaliczności słonecznej) i przesunięciu ku czerwieni z=6,2. Zielone kwadraty oznaczają tutaj modelowe jasności dla odpowiednich filtrów stosowanych przez kamerę NIRCam. Astronomowie oszacowali jasność Earendel na ~10+5,8 Lʘ. (~640 tysięcy Lʘ), aby dla wzmocnienia jasności Earendel μ=17000 razy wynikającego z przyjętego modelu soczewki grawitacyjnej pasował rozkład energii w widmie takiej gwiazdy. Na wykresie po prawej stronie do jasności obserwowanych Earendel o przesunięciu ku czerwieni z=6,2 dopasowano model gwiazdy podwójnej z chłodnym składnikiem (czerwone widmo) o temperaturze Teff=9000 K i gorącym składnikiem (niebieskie widmo) o Teff=34000 K. Przy założeniu wzmocnienia jasności μ=17000 razy chłodniejsza gwiazda powinna mieć jasność ~10+5,3 Lʘ. (~200 tysięcy Lʘ), a gorąca ~10+5,8 Lʘ. (~640 tysięcy Lʘ). Zielone widmo reprezentuje sumę strumieni obu gwiazd, a zielone kwadraty - modelowe jasności dla odpowiednich filtrów stosowanych przez kamerę NIRCam. Znacznie lepiej pasują modelowe jasności (zielone kwadraty) do wartości obserwacyjnych (czarne koła z prostokątami błędów) dla modelu gwiazdy podwójnej! Źródło (CC BY 4.0): Vanzella E. i  inni 2023 ApJ 945 53

Na ilustracji (2): Jasność gwiazdy Earened w filtrach fotometrycznych kamery NIRCam współpracującej z Teleskopem Webba (czarne koła z prostokątami błędów) w porównaniu do różnych modeli widm gwiazdowych. Są to jasności Earendel w bliskiej podczerwieni (długości fali λλ~1-5μm) w skali wielkości gwiazdowych „AB mag” około 27-28 magnitudo.
Na wykresie po lewej stronie do jasności obserwowanych Earendel dopasowano rozkład energii promieniowania w widmie pojedynczej gwiazdy (zielona krzywa) o temperaturze efektywnej Teff=15000 K, metaliczności takiej jak w Małym Obłoku Magellana (1/7 metaliczności słonecznej) i przesunięciu ku czerwieni z=6,2. Zielone kwadraty oznaczają tutaj modelowe jasności dla odpowiednich filtrów stosowanych przez kamerę NIRCam. Astronomowie oszacowali jasność Earendel na ~10+5,8 Lʘ. (~640 tysięcy Lʘ), aby dla wzmocnienia jasności Earendel μ=17000 razy wynikającego z przyjętego modelu soczewki grawitacyjnej pasował rozkład energii w widmie takiej gwiazdy.
Na wykresie po prawej stronie do jasności obserwowanych Earendel o przesunięciu ku czerwieni z=6,2 dopasowano model gwiazdy podwójnej z chłodnym składnikiem (czerwone widmo) o temperaturze Teff=9000 K i gorącym składnikiem (niebieskie widmo) o Teff=34000 K. Przy założeniu wzmocnienia jasności μ=17000 razy chłodniejsza gwiazda powinna mieć jasność ~10+5,3 Lʘ. (~200 tysięcy Lʘ), a gorąca ~10+5,8 Lʘ. (~640 tysięcy Lʘ). Zielone widmo reprezentuje sumę strumieni obu gwiazd, a zielone kwadraty - modelowe jasności dla odpowiednich filtrów stosowanych przez kamerę NIRCam. Znacznie lepiej pasują modelowe jasności (zielone kwadraty) do wartości obserwacyjnych (czarne koła z prostokątami błędów) dla modelu gwiazdy podwójnej!
Źródło (CC BY 4.0): Vanzella E. i  inni 2023 ApJ 945 53

 

IV. Łuk Wschodzącego Słońca

Łuk Wschodzącego Słońca (ang. „Sunrise Arc”) jest popularną nazwą galaktyki WHL0137-zD1, której zniekształcony wygląd przypomina wschodzące Słońce lub półksiężyc. Obraz tej galaktyki jest silnie zdeformowany przez soczewkowanie grawitacyjne masywnej gromady galaktyk WHL0137-08. Na zdjęciu (3) zrobionym przez kamerę NIRCam widać zarówno gromadę galaktyk WHL0137-08 jak i Łuk Wschodzącego Słońca - galaktykę z okresu, gdy Wszechświat liczył mniej niż miliard lat.

 

Na ilustracji: Obraz gromady galaktyk WHL0137-08 (z=0,566) i znacznie dalszej (z=6,2) galaktyki Łuk Wschodzącego Słońca, której widok jest silnie zniekształcony przez WHL0137-08. Wskazano orientację zdjęcia na niebie według stron świata (N-E) oraz paletę wykorzystywanych kolorów. Wąski, czerwony łuk „na godzinie piątej” względem bardzo jasnej gwiazdy z promieniami dyfrakcyjnymi w pobliżu centrum obrazu to jest Łuk Wschodzącego Słońca (wzajemna odległość ~90”). Jest to galaktyka macierzysta gwiazdy Earendel, a sama Earendel to słabsza plamka świetlna w pobliżu górnej części tego łuku. Ten obraz prezentuje niewidoczne gołym okiem światło w bliskiej podczerwieni (średnie długości fali filtrów λλ~0,9μm – 4,44μm), które zostało przetransformowane na paletę barw, które widzimy na zdjęciu. Źródło: NASA, ESA, CSA, Dan Coe (STScI/AURA for ESA, JHU), Brian Welch (NASA-GSFC, UMD), Zolt G. Levay

Na ilustracji (3): Obraz gromady galaktyk WHL0137-08 (z=0,566) i znacznie dalszej (z=6,2) galaktyki Łuk Wschodzącego Słońca, której widok jest silnie zniekształcony przez WHL0137-08. Wskazano orientację zdjęcia na niebie według stron świata (N-E) oraz paletę wykorzystywanych kolorów. Wąski, czerwony łuk „na godzinie piątej” względem bardzo jasnej gwiazdy z promieniami dyfrakcyjnymi w pobliżu centrum obrazu to jest Łuk Wschodzącego Słońca (odległość kątowa na niebie ~90”). Jest to galaktyka macierzysta gwiazdy Earendel, a sama Earendel to słabsza plamka świetlna w pobliżu górnej części tego łuku.
Ten obraz prezentuje niewidoczne gołym okiem światło w bliskiej podczerwieni (średnie długości fali filtrów λλ~0,9μm – 4,44μm), które zostało przetransformowane na paletę barw, które widzimy na zdjęciu.
Źródło: NASA, ESA, CSA, Dan Coe (STScI/AURA for ESA, JHU), Brian Welch (NASA-GSFC, UMD), Zolt G. Levay


W publikacji E.Vanzella ze współpracownikami pokazano dwa różne modele soczewek tworzonych przez pole grawitacyjne gromady galaktyk WHL0137-08 (szczegóły na ilustracji (4)). Na tle Łuku Wschodzącego Słońca zaznaczono liniami ciągłymi w kolorze czerwonym oraz żółtym obszary o największym wzmocnieniu jasności i powiększeniu. Bardziej realistyczny jest model oznaczony żółtą linią.

Oprócz Earendel, na zdjęciu widać również inne ciekawe obiekty w Łuku Wschodzącego Słońca. Są tutaj młode obszary gwiazdotwórcze jak i nieco starsze już uformowane gromady gwiazdowe o wielkości zaledwie 10 l.św. Znajdują się one po obu stronach żółtej linii maksymalnego powiększenia, która przebiega tuż przy Earendel i ich obrazy są zwielokrotnione.

Obszar gwiazdotwórczy „6a” na rysunku (4) wydaje się nieco rozciągnięty. Astronomowie szacują, że nie liczy on więcej niż 5 milionów lat. Pojaśnienia 6a, 6b, 6c i 6d są wielokrotnymi obrazami tego samego obiektu.
Natomiast pojaśnienia 1a i 1b po obu stronach gwiazdy Earendel są obrazami tego samego, nieco starszego i bardziej rozwiniętego obiektu – gromady gwiazd masywnych. Astronomowie oceniają jej wiek na przynajmniej 10 milionów lat. Oszacowano, że ta gromada gwiazdowa jest stabilna grawitacyjnie i powinna przetrwać do dzisiaj w Łuku Wschodzącego Słońca. To pokazuje, jak mogłyby wyglądać gromady kuliste w naszej Drodze Mlecznej, gdy powstawały około 13 miliardów lat temu.

Obecnie astronomowie analizują widma obiektów w galaktyce Łuk Wschodzącego Słońca uzyskane za pomocą spektrografu NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) współpracującego z Teleskopem Webba. Pozwoli to wyznaczyć skład chemiczny oraz odległości do tej galaktyki.

Astrofizycy mają nadzieję, że te badania stanowią kolejny krok w kierunku detekcji najbardziej pierwotnej populacji gwiazd, które składają się tylko z podstawowych pierwiastków utworzonych podczas Wielkiego Wybuchu, czyli z wodoru i helu.

 

Na ilustracji: Zdjęcia soczewkowanej grawitacyjnie galaktyki Łuk Wschodzącego Słońca (ang. Sunrise Arc), które zostało wykonane przez Teleskop Webba z dwoma modelami soczewek grawitacyjnych reprezentowanych przez tzw. krzywe krytyczne – jeden oznaczony czerwoną linią (bardziej zwarty) oraz drugi z żółtą linią (najbardziej realistyczny z „zachowawczymi” wartościami wzmocnienia jasności „μtot”). Wielokrotne obrazy tych samych obiektów-gromad gwiazdowych są połączone kropkowanymi liniami o takich samych kolorach: 1a+1b+1d, 2b+2d. Tutaj b/d, b/a oznaczają stosunki jasności pomiędzy sąsiednimi, wielokrotnymi obrazami tego samego obiektu. Obiekt 6c astronomowie rozpoznali, jako obszar formowania się gwiazd masywnych, który znajduje się w pobliżu źródła soczewkowania grawitacyjnego „perturber” zakrzywiającego linie krytyczne i wzmacniający jasność tego fragmentu Łuku Wschodzącego Słońca. Pojaśnienia 6a, 6b, 6c i 6d są wielokrotnymi obrazami tego samego obiektu – obszaru gwiazdotwórczego. Astronomowie planują dalszą analizę tej struktury w oparciu o obserwacje spektroskopowe. Źródło (CC BY 4.0): Vanzella E. i  inni 2023 ApJ 945 53) 

Na ilustracji (4): Zdjęcia soczewkowanej grawitacyjnie galaktyki Łuk Wschodzącego Słońca (ang. Sunrise Arc), które zostało wykonane przez Teleskop Webba z dwoma modelami soczewek grawitacyjnych reprezentowanych przez tzw. krzywe krytyczne – jeden oznaczony czerwoną linią (bardziej zwarty) oraz drugi z żółtą linią (najbardziej realistyczny z „zachowawczymi” wartościami wzmocnienia jasności „μtot”).
Wielokrotne obrazy tych samych obiektów-gromad gwiazdowych są połączone kropkowanymi liniami o takich samych kolorach: 1a+1b+1d, 2b+2d. Tutaj b/d, b/a oznaczają stosunki jasności pomiędzy sąsiednimi, wielokrotnymi obrazami tego samego obiektu.
Obiekt 6c astronomowie rozpoznali, jako obszar formowania się gwiazd masywnych, który znajduje się w pobliżu źródła soczewkowania grawitacyjnego „perturber” zakrzywiającego linie krytyczne i wzmacniający jasność tego fragmentu Łuku Wschodzącego Słońca. Pojaśnienia 6a, 6b, 6c i 6d są wielokrotnymi obrazami tego samego obiektu – obszaru gwiazdotwórczego. Astronomowie planują dalszą analizę tej struktury w oparciu o obserwacje spektroskopowe.
Źródło (CC BY 4.0): Vanzella E. i  inni 2023 ApJ 945 53) 

 

V. Ikar, Godzilla, Quyllur - inne znane nam gwiazdy-rekordzistki odległości i jasności

Do tej pory Teleskop Hubble’a dzierżył palmę pierwszeństwa w odkrywaniu gwiazd, które znajdują się w odległościach kosmologicznych. W szczególności w 2018 roku odkrył gwiazdę Ikar (z=1,49), a w roku 2022 - Godzillę (z=2,37) i Earendel (z=6,2). Ikar i Earendel są niebieskie nadolbrzymy, zaś Godzillla – najprawdopodobniej jasną błękitną zmienną. Ten typ odkrywanych najdalszych gwiazd wynika z zakresu spektralnego czułości instrumentów Teleskopu Hubble’a, które nie sięgają daleko w podczerwień.

Godzilla jest najjaśniejszą, znaną aktualnie gwiazdą - aż ~134-255 mln razy jaśniejszą od naszego Słońca!!! Przypuszcza się, że jest typem jasnej błękitnej zmiennej (LBV).

Rewolucyjnym skokiem w tej dziedzinie są obserwacje Teleskopem Webba w bliskiej (długość fali λ do ~5μm) i dalekiej podczerwieni (λ do ~25-30μm). Ostatnio Teleskop Webba odkrył pierwszego czerwonego nadolbrzyma Quyllur (z=2,19) 

Astronomowie uważają, że czerwone nadolbrzymy o dużych przesunięciach ku czerwieni „z” będą odkrywane w większej liczbie dzięki wykorzystaniu niezwykłej czułości Teleskopu Webba oraz filtrów w podczerwieni.


1. Ikar – rekordzista odległości z 2018 roku

MACS J1149-LS1, czyli gwiazda Ikar została odkryta przypadkiem podczas obserwacji przez Teleskop Hubble’a supernowej Refsdala i jej wielokrotnych obrazów generowanych przez znajdująca się bliżej nas (z=0,544) gromadę galaktyk MACS J1149+2223.

Jeden z obiektów w tej gromadzie galaktyk (najprawdopodobniej gwiazda podobna do Słońca) „zadziałał” dodatkowo na obserwowane przez nas światło Ikara jak mikrosoczewka grawitacyjna wzmacniająca jego jasność nawet 2000 razy (8,25 mag.) w maju 2016 roku. Ale Ikar był również widoczny na zdjęciu z Hubble’a w 2014 roku. Natomiast nie był widoczny w 2011 roku – co  widać na ilustracji (5) w górnym panelu po prawej stronie.

Podczas tego pojaśnienia nie zmienił się jednak rozkład energii w widmie Ikara. Analiza tego rozkładu energii w widmie wykazała, że jest to niebieski nadolbrzym (szczegóły na ilustracji (6)).

Więcej informacji o „tym” Ikarze można znaleźć również na portalu Urania w artykule pt. „Ikar, najodleglejsza jak dotąd odkryta samotna gwiazda”.

 

Na ilustracji: Zdjęcie (po lewej) gromady galaktyk MACS J1149+2223 z kierunkami na niebie N/E i użytymi filtrami w konfiguracji Teleskopu Hubble’a. Światło od tej gromady podróżowało do nas około 5 miliardów lat (z=0,544). Natomiast MACS J1149-LS1 (tutaj LS1 jest skrótem z j.ang. „Lensed Star 1” → „soczewkowana gwiazda 1”) jest oznaczeniem gwiazdy określanej również nazwą Ikar, której światło sprzed około 9,4 miliarda lat (z=1,49) zaobserwował Teleskop Hubble’a. W panelach po prawej stronie pokazano ten sam fragment nieba bez Ikara na zdjęciu z 2011 roku oraz z Ikarem - w 2016 roku. Źródło: NASA, ESA, and P. Kelly (University of Minnesota)

Na ilustracji (5): Zdjęcie (po lewej) gromady galaktyk MACS J1149+2223 z kierunkami na niebie N/E i użytymi filtrami w konfiguracji Teleskopu Hubble’a. Światło od tej gromady podróżowało do nas około 5 miliardów lat (z=0,544). Natomiast MACS J1149-LS1 (tutaj LS1 jest skrótem z j.ang. „Lensed Star 1” → „soczewkowana gwiazda 1”) jest oznaczeniem gwiazdy określanej również nazwą Ikar, której światło sprzed około 9,4 miliarda lat (z=1,49) zaobserwował Teleskop Hubble’a. W panelach po prawej stronie pokazano ten sam fragment nieba bez Ikara na zdjęciu z 2011 roku oraz z Ikarem - w 2016 roku. Źródło: NASA, ESA, and P. Kelly (University of Minnesota)

 

 

Na ilustracji: Pokazano, że obserwacje fotometryczne Ikara (MACS J1149-LS1) w różnych długościach fali pasują do modelu niebieskiego nadolbrzyma. Widać to poprzez porównanie modelu widma niebieskiego nadolbrzyma (niebieska linia) z fotometrycznymi obserwacjami (czerwone romby) uzyskanymi za pomocą Teleskopu Hubble’a. Przesunięcie kosmologiczne ku czerwieni „z”, czyli np. różnica obserwowanej długości fali Skoku Balmera (ang. Balmer discontinuity) i jego wartości laboratoryjnej (~365nm = 0,365μm) jest marą odległości do gwiazdy i dla Ikara wynosi z=1,49. Źródło: NASA, ESA, and P. Kelly (University of Minnesota)

Na ilustracji (6): Pokazano, że obserwacje fotometryczne Ikara (MACS J1149-LS1) w różnych długościach fali pasują do modelu niebieskiego nadolbrzyma. Widać to poprzez porównanie modelu widma niebieskiego nadolbrzyma (niebieska linia) z fotometrycznymi obserwacjami (czerwone romby) uzyskanymi za pomocą Teleskopu Hubble’a. Przesunięcie kosmologiczne ku czerwieni „z”, czyli np. różnica obserwowanej długości fali Skoku Balmera (ang. Balmer discontinuity) i jego wartości laboratoryjnej (~365nm = 0,365μm) jest marą odległości do gwiazdy i dla Ikara wynosi z=1,49. Źródło: NASA, ESA, and P. Kelly (University of Minnesota)

 

2. Godzilla i Błysk Słońca

Główna bohaterka niniejszego materiału Earendel znajduje się w galaktyce o pseudonimie Łuk Wschodzącego Słońca (ang. „Sunrise Arc”), zaś podobną gwiazdę o pseudonimie Godzilla zaobserwowano w galaktyce „Błysk Słońca” (ang. Sunburst galaxy / Sunburst Arc). W publikacji w Ap.J. w 2017 roku astronomowie uzasadniają taka ksywę dla tej galaktyki tym, że przypomina błysk promieni słonecznych, który czasami pojawia się w dziurze pomiędzy chmurami.

Zdjęcie (7) uzyskane za pomocą Teleskopu Hubble’a pokazuje masywną gromadę galaktyk PSZ1 G311.65-18.48, od której światło biegło do nas 4,6 miliarda lat. Mniej więcej na jej zewnętrznej granicy widać cztery łuki świetlne, które są zwielokrotnionymi obrazami tej samej galaktyki zwanej Błyskiem Słońca - widzimy ją tak, jak wyglądała około 11 miliardów lat temu.

Faktycznie ta galaktyka wygląda osobliwie, ponieważ jej obraz w wyniku soczewkowania grawitacyjnego jest zniekształcony i zwielokrotniony przynajmniej 12 razy w postaci czterech dużych łuków. Trzy z tych łuków są widoczne w górnej, prawej części zdjęcia, zaś po przeciwnej stronie (dolna, lewa część zdjęcia) znajduje się czwarty luk, który jest częściowo przesłonięty przez gwiazdę tła z naszej Drogi Mlecznej.

 

Na ilustracji: Zdjęcie wykonane przez Teleskop Hubble’a prezentuje masywną gromadę galaktyk PSZ1 G311.65-18.48 w gwiazdozbiorze Rajskiego Ptaka (łac. Apus), od której światło biegło do nas 4,6 miliarda lat (z=0,443). Mniej więcej na jej zewnętrznej granicy widać cztery łuki świetlne, które są zwielokrotnionymi obrazami tej samej galaktyki zwanej potocznie Błyskiem Słońca (ang. Sunburst galaxy / Sunburst Arc) - widzimy ją tak, jak wyglądała około 11 miliardów lat temu (z=2,37). Jest to zakres widmowy optyczny (λλ~0,275μm+0,606μm+0,814μm) i bliska podczerwień (λ~1,6μm). W galaktyce Błysk Słońca znajduje się najjaśniejsza znana gwiazda zwana m.in. z tego powodu Godzillą. Źródło: ESA/Hubble, NASA, Rivera-Thorsen et al.

Na ilustracji (7): Zdjęcie wykonane przez Teleskop Hubble’a prezentuje masywną gromadę galaktyk PSZ1 G311.65-18.48 w gwiazdozbiorze Rajskiego Ptaka (łac. Apus), od której światło biegło do nas 4,6 miliarda lat (z=0,443). Mniej więcej na jej zewnętrznej granicy widać cztery łuki świetlne, które są zwielokrotnionymi obrazami tej samej galaktyki zwanej potocznie Błyskiem Słońca (ang. Sunburst galaxy / Sunburst Arc) - widzimy ją tak, jak wyglądała około 11 miliardów lat temu (z=2,37). Jest to zakres widmowy optyczny (λλ~0,275μm+0,606μm+0,814μm) i bliska podczerwień (λ~1,6μm). W galaktyce Błysk Słońca znajduje się najjaśniejsza znana gwiazda zwana m.in. z tego powodu Godzillą. Źródło: ESA/Hubble, NASA, Rivera-Thorsen et al.


W publikacji J.M. Diego ze współpracownikami zaprezentowano krzywe krytyczne (ang. critical curves) dla kilku modeli soczewek grawitacyjnych generowanych przez gromadę galaktyk PSZ1 G311.65-18.48, które zostały oznaczone na ilustracji (8) liniami koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego.

We wstawce (C) na ilustracji (8) oznaczono za pomocą czerwonego okręgu i opisu „Tr” pozycję obiektu, który został nazwany Godzillą. Astronomowie wykluczyli, że Godzilla jest supernową, ponieważ obiekt pozostawał jasny na zdjęciach w okresie aż około 7 lat. Jasność supernowych drastycznie spada w czasie krótszym od dwóch lat.

Astronomowie podejrzewają, że Godzilla jest tzw. jasną błękitną zmienną (ang. LBV → Luminous Blue Variable) w fazie superwybuchu. która osiągnęła jasność absolutną aż na około -14 mag (134-255 mln razy jaśniejsza od naszego Słońca). Dlatego Godzilla jest najjaśniejszą znaną nam obecnie gwiazdą.

 

Na ilustracji: W panelu (a) pokazano w całości galaktykę Błysk Słońca oraz powiększone jej trzy fragmenty we wstawkach (B), (C) i (D). We wstawce (C) zaznaczono pozycję najjaśniejszej znanej nam gwiazdy Godzilla jako „Tr” (ang. transient → zjawisko chwilowe) - uważanej za jasną błękitną zmienną (LBV). Na ilustracji zobrazowano również liniami koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego krzywe krytyczne (ang. critical curves) dla trzech różnych modeli soczewek grawitacyjnych generowanych przez masywną gromadę galaktyk PSZ1 G311.65-18.48 pokazaną w centrum panelu (A). Dzięki położeniu na niebie blisko krzywej krytycznej soczewki grawitacyjnej, jasność Godzilli została wzmocniona przynajmniej 600 razy (6,95 mag.). Źródło (CC BY 4.0): Diego J.M. i  inni 2022 A&A 665, A134

Na ilustracji (8): W panelu (a) pokazano w całości galaktykę Błysk Słońca oraz powiększone jej trzy fragmenty we wstawkach (B), (C) i (D). We wstawce (C) zaznaczono pozycję najjaśniejszej znanej nam gwiazdy Godzilla jako „Tr” (ang. transient → zjawisko chwilowe) - uważanej za jasną błękitną zmienną (LBV). Na ilustracji zobrazowano również liniami koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego krzywe krytyczne (ang. critical curves) dla trzech różnych modeli soczewek grawitacyjnych generowanych przez masywną gromadę galaktyk PSZ1 G311.65-18.48 pokazaną w centrum panelu (A). Dzięki położeniu na niebie blisko krzywej krytycznej soczewki grawitacyjnej, jasność Godzilli została wzmocniona przynajmniej 600 razy (6,95 mag.). Źródło (CC BY 4.0): Diego J.M. i  inni 2022 A&A 665, A134

 

Na ilustracji: Zaprezentowano widmo gwiazdy Godzilla w zakresie ultrafioletowym (λλ~0,14–0,28μm) uzyskane za pomocą spektrografu MUSE współpracującym z teleskopem VLT. Najsilniejszą linią widmową jest linia węgla C IV (λ=1550Å / 0,155μm) z charakterystycznym profilem typu P Cygni, który wskazuje na istnienie silnego wiatru gwiazdowego w tej gwieździe z wypływami materii o prędkościach nawet 2 tys. km/sek. Wygląd widma wskazuje na podobieństwo do pewnego typu gwiazdy zmiennej – tzw. jasnej błękitnej zmiennej. Widmo w kolorze niebieskim jest widmem odjętym od widma gwiazdy i zawiera głównie linie widmowe nocnego nieba. Źródło (CC BY 4.0): Diego J.M. i  inni 2022 A&A 665, A134

Na ilustracji (9): Zaprezentowano widmo gwiazdy Godzilla w zakresie ultrafioletowym (λλ~0,14–0,28μm) uzyskane za pomocą spektrografu MUSE współpracującym z teleskopem VLT. Najsilniejszą linią widmową jest linia węgla C IV (λ=1550Å / 0,155μm) z charakterystycznym profilem typu P Cygni, który wskazuje na istnienie silnego wiatru gwiazdowego w tej gwieździe z wypływami materii o prędkościach nawet 2 tys. km/sek. Wygląd widma wskazuje na podobieństwo do pewnego typu gwiazdy zmiennej – tzw. jasnej błękitnej zmiennej.
Widmo w kolorze niebieskim jest widmem odjętym od widma gwiazdy i zawiera głównie linie widmowe nocnego nieba. Źródło (CC BY 4.0): Diego J.M. i  inni 2022 A&A 665, A134

 

3. Quyllur – najdalszy odkryty czerwony nadolbrzym - rekordzista z 2023 roku

W tym roku został odkryty pierwszy czerwony nadolbrzym Quyllur w odległości kosmologicznej (quyllur w języku indian keczua oznacza gwiazdę). Zaobserwowane przez Teleskop Webba światło Quyllur ruszyło w podróż do nas, gdy Wszechświat liczył zaledwie 3,1 miliarda lat (z=2,19).

Przy dopasowaniu rozkładu energii promieniowania w widmie Quyllur dla zaobserwowanych jasności w 8 filtrach Teleskopu Webba (zakres długości fali λλ~0,9μm … 4,44μm) przyjęto, że wzmocnienie jej jasności jest rzędu 20 tysięcy razy przez soczewkowanie grawitacyjne gromady galaktyk El Gordo.

Więcej informacji o Quyllur można poczytać na portalu Urania w artykule pt. „Quyllur – najdalszy czerwony nadolbrzym zaobserwowany przez Teleskop Webba?”.

 

Opracowanie: Ryszard Biernikowicz


Więcej informacji:


Publikacje naukowe (dostęp otwarty):
JWST Imaging of Earendel, the Extremely Magnified Star at Redshift z = 6.2
Godzilla, a monster lurks in the Sunburst galaxy

James Webb Telescope Captures the Universe's Outmost Star!
Webb Reveals Colors of Earendel, Most Distant Star Ever Detected
→  Hubble Uncovers the Farthest Star Ever Seen

Portal Urania: 
Hubble znalazł najodleglejszą gwiazdę, jaką kiedykolwiek widziano
Ikar, najodleglejsza jak dotąd odkryta samotna gwiazda
Quyllur – najdalszy czerwony nadolbrzym zaobserwowany przez Teleskop Webba?


Źródło: NASA, ESA, CSA


Na ilustracji: Zdjęcie masywnej gromady galaktyk WHL0137-08 wykonane przez Teleskop Webba w bliskiej podczerwieni. W dodatkowym panelu po prawej pokazano galaktykę Łuk Wschodzącego Słońca (ang. Sunrise Arc), którą widzimy w czasach, gdy Wszechświat liczył mniej niż miliard lat (z=6,2). Ten obiekt jest znany, jako aktualnie najbardziej powiększoną galaktyka w wyniku silnego soczewkowania grawitacyjnego przez WHL0137-08. Jest również galaktyką macierzystą gwiazdy Earendel odkrytej przez Teleskop Hubble’a, będącej najbardziej odległą „normalną” gwiazdą, która kiedykolwiek została zaobserwowana.
Analiza zdjęć wykonanych w różnych barwach w bliskiej podczerwieni przez kamerę NIRCam wykazała, że Earendel jest masywną gwiazdą typu widmowego B o temperaturze powierzchniowej dwa razy i jasności około milion razy większej niż Słońce. Zdaniem astronomów, zaobserwowane jasności Earendel w poszczególnych barwach sugerują, że ta gwiazda może mieć chłodniejszego towarzysza.
Źródło: NASA, ESA, CSA, Dan Coe (STScI/AURA for ESA, JHU), Brian Welch (NASA-GSFC, UMD), Zolt G. Levay

 

Reklama