迄今距離最遠的恆星現身!位處 90 億光年之外

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 03 日 13:45 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

天文學家確認找到迄今為止距離地球最遠的單顆恆星,不是最亮的超新星,也不是伽瑪射線爆發,而只是一顆狀態穩定(當時)的藍超巨星,遠在 90 億光年之外!



天文學家很常研究百億年遠的星系,比如最遠星系距離地球 134 億光年,也就是大爆炸後 4 億年便成形。不過科學家能發現它們僅是因為同時有數十億顆恆星發出的光讓整個星系變得可見。而「超新星」本身亮度雖然會比宿主星系還要亮,但若距離我們超過 1 億光年,目前技術也很難看到單顆恆星發出的光。

但根據愛因斯坦廣義相對論提出的「重力透鏡效應」(gravitational lensing),若一個背景光源發出的光經過重力場(比如星系、星系團及黑洞),光線就會像通過透鏡一樣發生彎曲,也就是說重力場能放大遠處宇宙,並使黯淡物體在望遠鏡視野中變得可見。

加州大學柏克萊分校前博士後研究員、現明尼蘇達大學物理天文學助理教授 Patrick Kelly 領導的一項論文就指出,有一顆遠在 90 億光年之外的藍超巨星「MACS J1149 + 2223 Lensed Star 1」(縮寫 LS1),其光源罕見對準了一個距離地球 50 億光年的巨大星系團 MACS J1149 + 2223,使亮度在通過重力場時被放大。

一般情況下,重力透鏡效應會將遠處星系亮度放大 50 倍,但這顆藍超巨星放大了 2,000 倍,還很幸運被美國太空總署(NASA)哈伯望遠鏡於 2016 年 4 月、2017 年 4 月捕捉成像。

▲ 90 億光年外的藍超巨星藉重力透鏡效應被哈伯望遠鏡捕捉到。右上、右下圖可看出 2011 年時藍超巨星尚未被發現,但 2016 年時成像。(Source:NASA

超巨星是質量最大的恆星,為太陽質量的 10~70 倍,亮度則為太陽光度的 3 萬至數百萬倍;它們的半徑變化很大,通常是太陽半徑的 30~500 倍,但也可能超過太陽半徑 1,000 倍。因為超巨星質量如此巨大,因此壽命只有短暫的 1,000 萬至 5,000 萬年,只存在於年輕宇宙結構,像是疏散星團、螺旋星系的漩渦臂和不規則星系。

不過天文學家更喜歡以伊卡洛斯(Icarus,古希臘神話人物)來稱呼這顆藍超巨星,團隊進一步表示,隨著星系團接下來會四處移動,伊卡洛斯的光將在未來 10 年被放大多次,很可能達到實際亮度的 10,000 倍。當然你要知道的是,我們現在看到的光來自 90 億年前,伊卡洛斯如今早已變成中子星或黑洞。

研究發表在《自然─天文》(Nature Astronomy)期刊。

(首圖來源:HubbleESA 影片截圖)

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