من خلال استخدام تقنية التصوير الفلكي لمجرة عنقودية ضخمة تبعد 5 مليارات سنة ضوئية عن الأرض، اكتشف العلماء نجما فائقا أزرقا زائدا يبعد 9 مليارات سنة ضوئية، وهو أبعد من أي نجم طبيعي آخر تم رصده من قبل. تم تكبير النجم المعروف بـ “إيكاروس” أكثر من 2000 مرة عندما تم تحويله مباشرة وراء نجم يشبه الشمس في نفس العدسة، وهذا يفتح الباب أمام طريقة جديدة لدراسة النجوم في المراحل الأولى للكون .
اكتشاف نجم جديد يبعد تسعة بلايين سنة ضوئية عن الأرض
بفضل محاذاة كونية نادرة اكتشف علماء الفلك نجم طبيعي هو الأكثر بعدا عن الأرض، حيث يبعد حوالي 9 مليارات سنة ضوئية عنها، وفي الوقت الذي يدرس فيه الفلكيون المجرات بشكل روتيني جدا، والذين يصبحون مرئيين فقط لأنهم يتوهجون مع سطوع مليارات النجوم، لاسيما المستعر الأعظم ( supernova )، الذي غالبا ما يكون أكثر إشراقا من المجرة التي يجلس فيها، والذي يمكن رؤيته عبر الكون بأكمله، ولكن بعيدا عن مسافة حوالي 100 مليون سنة ضوئية من المستحيل صنع النجوم في هذه المجرات بشكل فردي .
لكن ظاهرة تسمى انعكاسية الجاذبية – وهي انحناء الضوء بواسطة مجموعات جزيئية ضخمة في خط البصر – يمكن أن تضخم الكون البعيد وتجعل الأشياء الباهتة والبعيدة مرئية، وعادة تقوم العدسة بتكبير المجرات بنسبة تصل إلى 50 مرة، ولكن في هذه الحالة تم تكبير النجم أكثر من 2000 مرة، وقد تم اكتشافه في صور تلسكوب الفضاء NASA Hubble .
الباحث باتريك كيلي
قال الباحث السابق في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ” باتريك كيلي “، الذي يعمل الآن في هيئة التدريس بجامعة مينيسوتا، وهو أول مؤلف لاكتشاف ظهر على الإنترنت هذا الأسبوع قبل نشره في مجلة Nature Aststronomy : ” يمكنك رؤية مجرات فردية في الخارج، لكن هذا النجم يبعد 100 مرة على الأقل عن النجم الفردي التالي الذي يمكننا دراسته، باستثناء الانفجارات التي تحدث في المستعرات الأعظمية ” .
حول اكتشاف النجم الجديد
إن اكتشاف النجم الذي يشير إليه علماء الفلك في كثير من الأحيان باسم إيكاروس بدلا من اسمه الرسمي ” MACS J1149 Lensed Star 1 “، يبدأ تقنية جديدة لعلماء الفلك لدراسة النجوم الفردية في المجرات التي تشكلت في الأيام الأولى للكون، وهذه الملاحظات يمكن أن توفر نظرة نادرة على كيفية تطور النجوم لا سيما أكثرها تألقا .
صرحت الأستاذة الجامعية أليكس فيليبينكو، عالمة الفلك في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، وهي من المشاركين في التقرير، قائلة: `لأول مرة على الإطلاق، نشهد وجود نجم فردي طبيعي – ليس انفجارا عظيما أو مستعرا أعظما أو انفجارا من الأشعة الغاما – بل نجما ثابتا واحدا على مسافة تبلغ تسعة مليار سنة ضوئية.` وأضافت: `هذه العدسات هي تلسكوبات فضائية رائعة.` قام فريق الفلك إيكاروس بتجربة ورفض نظرية واحدة للمادة المظلمة، والتي تقول إنها تتكون من عدة ثقوب سوداء بدائية كامنة داخل العناقيد المجرية، وذلك لاستكشاف تكوين المادة العادية والمادة المظلمة في مجموعة المجرات .
ملاحظات فريق البحث
لقد لاحظ كيلي هذا النجم أثناء مراقبته لظاهرة انفجار نجمي في عام 2014، وقد اكتشفه باستخدام تلسكوب هابل وعدسة جاذبية في كوكبة الأسد. وهذا المستعر الأعظم، الذي يسمى SN Refsdal تكريما للفيزيائي الفلكي النرويجي المرحوم سيور ريفسدال، وهو رائد في دراسات عدسات الجاذبية، تم تقسيمه إلى أربع صور بواسطة العدسة. توجد مجموعة ضخمة من المجرات تسمى MACS J1149 + 2223، وتقع على بعد حوالي 5 مليارات سنة ضوئية من الأرض .
وبعد أن اشتبه في أن إيكاروس قد يكون أكثر تضخما من SN Refsdal، حلل كيلي وفريقه ألوان الضوء القادمة منه واكتشفوا أنه نجم واحد عملاق أزرق، هذا النجم من نوع B هو أكبر بكثير وأكثر ضخامة وأكثر حرارة، وربما مئات الآلاف من المرات أكثر حيوية من الشمس، على الرغم من أنه لا يزال بعيدا جدا عن الرؤية بدون تضخيم عدسات الجاذبية .
خاتم أينشتاين
عن طريق نمذجة العدسة استنتجوا أن السطوع الظاهر لإيكاروس ربما كان ناجما عن تأثير فريد لعدسات الجاذبية، في حين أن العدسة الممتدة مثل كتلة المجرات، يمكنها فقط تكبير كائن خلفي يصل إلى 50 مرة، فإن الأجسام الصغيرة يمكن أن تضخم أكثر بكثير، وهناك نجم واحد في عدسة أمامية، إذا تمت محاذاته بدقة بنجمة خلفية، يمكن أن يضخم نجم الخلفية آلاف المرات، وفي هذه الحالة مرت نجمة حول حجم شمسنا لفترة وجيزة مباشرة عبر خط البصر بين النجم البعيد إيكاروس وهابل، مما عزز سطوعها أكثر من 2000 مرة .
في الحقيقة، عندما يكون التوازن مثاليا، يعمل هذا النجم الوحيد في الكتلة على تحويل ضوء النجم البعيد إلى ما يشبه `حلقة أينشتاين`؛ وهي حلقة ضوءية تظهر عندما ينحني الضوء من النجم البعيد حول النجم العدسي من جميع الجوانب. وعلى الرغم من أن هذه الحلقة صغيرة جدا ولا يمكن رؤيتها على مسافات قصيرة، إلا أن التأثير يجعل النجم مرئيا بسهولة عن طريق زيادة سطوعه المرئي. وقد رأى كيلي نجما ثانيا في صورة هابل، والتي قد تكون صورة مرآة لإيكاروس، أو نجما مختلفا يتراوح في جاذبيته .
توقعات الباحثون حول إيكاروس
تقول فيليبينكو : ” هناك محاذاة كهذه في كل مكان حيث تتحرك النجوم الخلفية أو النجوم في المجرات العدسية حولها، مما يتيح إمكانية دراسة نجوم بعيدة جدا تعود إلى الكون المبكر، تماما كما كنا نستخدم عدسات الجاذبية لدراسة المجرات البعيدة، وبالنسبة لهذا النوع من الأبحاث، فقد قدمت لنا الطبيعة تلسكوبا أكبر مما يمكن أن نبنيه ” .
بالنسبة لإيكاروس، يتوقع علماء الفلك أن يتضاعف عدة مرات خلال العقد المقبل مع تحرك نجوم الكتلة، وربما يزيد من سطوعه بمقدار 10000 مرة .