Când caută să studieze cele mai îndepărtate obiecte din Univers, astronomii se bazează adesea pe o tehnică cunoscută sub denumirea de Lensing gravitațional. Pe baza principiilor Teoriei Relativității Generale a lui Einstein, această tehnică implică să se bazeze pe o distribuție mare a materiei (cum ar fi un cluster sau o stea de galaxie) pentru a mări lumina provenită de la un obiect îndepărtat, făcând-o astfel să pară mai luminoasă și mai mare.
Această tehnică a permis studiul stelelor individuale din galaxiile îndepărtate. Într-un studiu recent, o echipă internațională de astronomi a folosit un grup de galaxii pentru a studia cea mai îndepărtată stea individuală văzută vreodată în Univers. Deși în mod normal nu leșine observarea, prezența unui grup de galaxii prim-plan a permis echipei să studieze steaua pentru a testa o teorie despre materia întunecată.
Studiul care descrie cercetările lor a apărut recent în revista științifică Astronomia naturii sub titlul „Mărire extremă a unei stele individuale la redshift 1.5 de către o lentilă de tip galaxie”. Studiul a fost condus de Patrick L. Kelly, profesor asistent la Universitatea din Minnesota, și a inclus membri de la Observatorul Las Cumbres, Observatorul Astronomic Național Optic, Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică (CfA), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) și mai multe universități și instituții de cercetare.
De dragul studiului lor, prof. Kelly și asociații săi au folosit clusterul galaxiei cunoscut sub numele de MACS J1149 + 2223 ca lentilă. Situat la aproximativ 5 miliarde de ani lumină de Pământ, acest grup de galaxii se află între Sistemul Solar și galaxia care conține Icarus. Combinând rezoluția și sensibilitatea lui Hubble cu puterea acestei lentile gravitaționale, echipa a putut vedea și studia Icarus, un gigant albastru.
Icarus, numit după figura mitologică greacă care a zburat prea aproape de Soare, a avut o istorie destul de interesantă. La o distanță de aproximativ 9 miliarde de ani lumină față de Pământ, steaua ni se pare așa cum s-a întâmplat când Universul avea doar 4,4 miliarde de ani. În aprilie 2016, steaua s-a luminat temporar până la 2.000 de ori luminozitatea normală datorită amplificării gravitaționale a unei stele în MACS J1149 + 2223.
După cum a explicat prof. Kelly într-un recent comunicat de presă UCLA, acest lucru a permis temporar lui Icarus să devină vizibil pentru prima dată astronomilor:
"Puteți vedea galaxii individuale acolo, dar această stea este de cel puțin 100 de ori mai departe decât următoarea stea pe care o putem studia, cu excepția exploziilor de supernove."
Kelly și o echipă de astronomi foloseau Hubble și MACS J1149 + 2223 pentru a mări și monitoriza o supernovă în galaxia spirală îndepărtată în momentul în care au observat noul punct de lumină nu departe. Având în vedere poziția noii surse, ei au stabilit că aceasta ar trebui să fie mult mai mare decât supernova. Ba mai mult, studiile anterioare ale acestei galaxii nu au arătat sursa de lumină, ceea ce indică faptul că era obiectivat.
După cum a indicat Tommaso Treu, profesor de fizică și astronomie în Colegiul UCLA și coautor al studiului:
„Steaua este atât de compactă încât acționează ca o gaură de prindere și oferă un fascicul de lumină foarte ascuțit. Fasciculul strălucește prin clusterul primelor galaxii, acționând ca o lupă cosmică ... Găsirea mai multor astfel de evenimente este foarte importantă pentru a face progrese în înțelegerea compoziției fundamentale a universului.
În acest caz, lumina stelei a oferit o oportunitate unică de a testa o teorie despre masa invizibilă (de asemenea, „materia întunecată”) care pătrunde în Univers. Practic, echipa a folosit sursa de lumină specifică furnizată de steaua de fundal pentru a sonda clusterul galaxiei care a intervenit și a vedea dacă conține un număr imens de găuri negre primordiale, care sunt considerate a fi un potențial candidat pentru materia întunecată.
Se crede că aceste găuri negre s-au format în timpul nașterii Universului și au mase de zeci de ori mai mari decât Soarele. Cu toate acestea, rezultatele acestui test au arătat că fluctuațiile ușoare ale stelei de fundal, care au fost monitorizate Hubble timp de treisprezece ani, defavorizează această teorie. Dacă materia întunecată ar fi fost într-adevăr formată din mici găuri negre, lumina care venea de la Icarus ar fi arătat mult diferit.
De când a fost descoperită în 2016 folosind metoda lentilelor gravitaționale, Icarus a oferit astronomilor un nou mod de a observa și studia stele individuale din galaxii îndepărtate. În acest fel, astronomii sunt capabili să arunce o privire rară și detaliată asupra stelelor individuale din Universul timpuriu și să vadă cum au evoluat în timp (și nu doar galaxiile și clusterele).
Cand Telescopul spațial James Webb (JWST) este desfășurat în 2020, astronomii se așteaptă să aibă un aspect și mai bun și să învețe mult mai multe despre această perioadă misterioasă din istoria cosmică.
