Когато гледат да изучават най-отдалечените обекти във Вселената, астрономите често разчитат на техника, известна като Гравитационно лениране. Въз основа на принципите на Теорията на общата относителност на Айнщайн, тази техника включва разчитане на голямо разпределение на материята (като галактически клъстер или звезда) за увеличаване на светлината, идваща от отдалечен обект, като по този начин я прави по-ярка и по-голяма.
Тази техника е позволила изследването на отделни звезди в далечни галактики. В скорошно проучване международен екип от астрономи използва галактически клъстер, за да изследва най-отдалечената отделна звезда, виждана някога във Вселената. Макар че обикновено не може да наблюдава, наличието на галактически клъстер на преден план позволява на екипа да изследва звездата, за да тества теория за тъмната материя.
Проучването, което описва техните изследвания, наскоро се появи в научното списание Природна астрономия под заглавието „Екстремно увеличение на отделна звезда при червено изместване 1.5 от обектив от галактика-клъстер“. Изследването е ръководено от Патрик Л. Кели, асистент в Университета в Минесота, и включва членове от обсерваторията Лас Кумбрес, Националната оптична астрономическа обсерватория, Харвард-Смитсонския център за астрофизика (CfA), Политехниката за екологична федерация де Лозана (EPFL) и множество университети и изследователски институции.
За целите на своето проучване проф. Кели и неговите сътрудници използваха като обектив галактическия клъстер, известен като MACS J1149 + 2223. Разположен на около 5 милиарда светлинни години от Земята, този галактически клъстер се намира между Слънчевата система и галактиката, която съдържа Икар. Съчетавайки разделителната способност и чувствителността на Хъбъл със силата на тази гравитационна леща, екипът успя да види и изучи Икар, син гигант.
Икар, кръстен на гръцката митологична фигура, прелетяла твърде близо до Слънцето, има доста интересна история. На разстояние приблизително 9 милиарда светлинни години от Земята, звездата ни се появява така, както и когато Вселената е била само на 4.4 милиарда години. През април 2016 г. звездата временно се озари до 2 000 пъти по-голяма от нормалната си яркост благодарение на гравитационното усилване на звезда в MACS J1149 + 2223.
Както проф. Кели обясни в скорошно прессъобщение на UCLA, това временно позволи на Икар да стане видим за първи път за астрономите:
"Можете да видите отделни галактики там, но тази звезда е поне 100 пъти по-далеч от следващата отделна звезда, която можем да изследваме, с изключение на експлозии на свръхнови."
Кели и екип от астрономи използваха Хъбъл и MACS J1149 + 2223 за увеличаване и наблюдение на свръхнова в далечната спирална галактика по времето, когато те забелязват новата точка на светлината недалеч. Предвид положението на новия източник, те определиха, че той трябва да бъде много по-силно увеличен от свръхновата. Нещо повече, предишните проучвания на тази галактика не показаха източника на светлина, което показва, че тя е била дадена под наем.
Както Томазо Треу, професор по физика и астрономия в UCLA College и съавтор на изследването, посочи:
„Звездата е толкова компактна, че действа като щипка и осигурява много остър лъч светлина. Лъчът свети през предния план на клъстера от галактики, действайки като космическо увеличително стъкло ... Намирането на повече такива събития е много важно за постигане на напредък в разбирането на фундаменталния състав на Вселената.
В този случай светлината на звездата предостави уникална възможност за тестване на теория за невидимата маса (известна още като „тъмна материя“), която прониква във Вселената. По принцип екипът използва точният източник на светлина, осигурен от фоновата звезда, за да проучи намесващия се галактичен клъстер и да провери дали съдържа огромен брой първични черни дупки, които се считат за потенциален кандидат за тъмна материя.
Смята се, че тези черни дупки са се образували по време на раждането на Вселената и имат маси десетки пъти по-големи от Слънцето. Резултатите от този тест обаче показват, че колебанията на светлината от фоновата звезда, които са били наблюдавани от Хъбъл в продължение на тринадесет години, опозорява тази теория. Ако тъмната материя наистина беше съставена от малки черни дупки, светлината, идваща от Икар, щеше да изглежда много по-различно.
Тъй като е открит през 2016 г. с помощта на метода на гравитационните лещи, Икар предлага нов начин за астрономите да наблюдават и изучават отделни звезди в далечни галактики. По този начин астрономите са в състояние да видят рядък и подробен поглед върху отделни звезди в ранната Вселена и да видят как те (и не само галактики и клъстери) се развиват с течение на времето.
Когато Космически телескоп Джеймс Уеб (JWST) е внедрена през 2020 г., астрономите очакват да получат още по-добър поглед и да научат много повече за този мистериозен период в космическата история.
