Звезда Икар (MACS J1149 Lensed Star 1)

Икар (MACS J1149 Lensed Star 1) — голубой сверхгигант, обнаруженный через гравитационную линзу в 2018 году. Это вторая по удаленности не сверхновая звезда, известная после Эарендил (WHL0137-LS), которую обнаружили в марте 2022 года. Звезда Икар находится на расстоянии 14,4 миллиарда световых лет от Земли. Она, по крайней мере, в 100 раз дальше, чем предыдущий рекордсмен, сверхгигант O-типа SDSS J1229 + 1122.

Икар обычно имеет видимую звездную величину 29,9 и слишком слаб, чтобы его можно было заметить даже в самые большие телескопы. Тем не менее, космический телескоп Хаббла смог захватить звезду через гравитационную линзу – массивное скопление галактик переднего плана, которое увеличило его более чем в 2000 раз. Скопление, названное MACS J1149 +2223, находится примерно в 5 миллиардах световых лет от нас, между нами и далекой спиральной галактикой, в которой находится Икар.

Гравитационное линзирование

Гравитационное линзирование — это явление, возникающее, когда свет от фонового объекта изгибается массивным объектом при его движении от источника к наблюдателю. В случае Икара гравитация от скопления галактик переднего плана MACS J1149 + 2223 действует как естественная линза, увеличительное стекло, которое изгибает свет далекой звезды и других удаленных объектов на заднем плане и усиливает их яркость.

Один фоновый объект с гравитационной линзой может появляться на нескольких изображениях вокруг кластера переднего плана. Множественные изображения линзованного объекта, которые появляются в крестообразном узоре, известны как крест Эйнштейна. Если объект, линза и наблюдатель находятся в идеальном выравнивании, свет также может выглядеть как кольцо (кольцо Эйнштейна).

С Икаром моделирование предполагает, что свет звезды был усилен примерно в 600 раз скоплением галактик MACS J1149 + 2223 и что осветление было дополнительно усилено объектом в скоплении с массой, подобной Солнцу, который двигался перед Икаром. Когда свет звезды так сильно увеличивается, она становится достаточно яркой, чтобы быть обнаруженной Хабблом.

Темная материя

Наблюдения Икара с помощью космического телескопа Хаббла в течение 13 лет дали ученым возможность изучить природу темной материи в скоплении галактик. Астрономы наблюдали за объектами, плавающими вокруг скопления переднего плана, чтобы проверить гипотезу о том, что темная материя может состоять из множества первичных черных дыр, образовавшихся при рождении Вселенной, с массами, в десятки раз превышающими массы Солнца. Исследование Икара доказало маловероятность теории темной материи, поскольку световые флуктуации звезды не указывали на наличие множества черных дыр.

Тип звезды

Икар — голубая сверхгигантская звезда спектрального типа B с температурой поверхности от 11 000 до 14 000 ºС. Звезды класса B исключительно массивны и ярки. Они не живут очень долго. Из-за их высокой массы они сжигают водород в ядрах всего за миллионы лет.

Свет Икара, видимый на изображениях Хаббла, был испущен 9,34 миллиарда лет назад. Время обратного просмотра отличается от расстояния (14,4 миллиарда световых лет) из-за расширения Вселенной в течение времени, которое потребовалось свету звезды, чтобы достичь нас. Это означает, что свет был испущен через 4,4 миллиарда лет после Большого взрыва.

В то время как продолжительность жизни солнцеподобных звезд составляет 10 миллиардов лет, звезды B-типа проводят в главной последовательности всего около 100 миллионов лет, прежде чем превратиться в гигантов или сверхгигантов. Это означает, что Икар давно исчез, и изображения Хаббла показывают его таким, каким он был, когда Вселенная составляла всего ¾ своего нынешнего возраста.

Далекие звезды в ранней вселенной, такие как Икар, будет намного легче отследить с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, запущенного в конце 2021 года. Телескоп позволит астрономам изучать далекие звезды еще более подробно, включая их вращение, и находить самые ранние звезды во Вселенной. Это также позволит ученым изучать переменные звезды и сверхновые в молодых галактиках.

Факты

Об открытии Икара впервые сообщили в исследовании под руководством Патрика Келли (Университет Миннесоты), опубликованном в журнале Nature Astronomy в 2018 году. Команда, которая обнаружила звезду, также включала Хосе Диего из Института физики Кантабрии, Испания, Алекса Филиппенко из Калифорнийского университета в Беркли и Стивена Родни из Университета Южной Каролины, Колумбия.

Исследователи обнаружили изображение звезды с красным смещением z=1,49, увеличенное на >2000. Они прозвали Star MACS J1149 Lensed Star 1 (LS1). Команда сообщила о разделенном изображении на расстоянии 0,26 угловой секунды, которое, как полагают, является контробразом звезды.

Объект солнечной массы, который мог быть звездой, нейтронной звездой или черной дырой звездной массы, при прохождении через линию видимости производил эффект, известный как гравитационное микролинзирование. Событие микролинзирования усилило изображение еще примерно в 4 раза и достигло своего пика в мае 2016 года. Второй пик вблизи максимума указывал на то, что звезда может быть двойной системой.

Исследователи пришли к выводу, что звезда не была сверхновой из-за того, что она не нагревалась. Несмотря на то, что Икар стал в 3 раза ярче за один месяц, цвет его света не изменился. Анализ цвета привел команду к выводу, что звезда была синим сверхгигантом. Температура позволила им идентифицировать его спектральный тип (B).

Команда обнаружила Икар в 2016 году, наблюдая за сверхновой SN Refsdal, первой в истории обнаруженной сверхновой с множественной линзой. Как и Икар, сверхновая лежала в поле скопления галактик MACS J1149 + 2223, недалеко от звезды. Четыре изображения сверхновой были расположены в виде креста Эйнштейна. Сверхновая была названа в честь норвежского астрофизика Сьюра Рефсдаля, известного своими работами по гравитационному линзированию. В 1964 году Рефсдал первым предложил использовать замедленные изображения линзованной сверхновой для оценки скорости расширения Вселенной. Астрономы, изучавшие сверхновую, обнаружили новую точку света в том же районе и, проанализировав снимки Хаббла, обнаружили, что это отдельная звезда, установившая новый рекорд по удаленности от нас.

Происхождение названия

MACS J1149 Lensed Star 1 был прозван Икаром командой астрономов, которые его обнаружили. В греческой мифологии Икар летел слишком близко к Солнцу на крыльях, сделанными из перьев и воска. Солнце растопило воск и первый в мире «лётчик» упал в море и утонул. Как и мифологический персонаж, звезда имела мимолетный момент славы, когда ее ненадолго заметили. По той же причине Патрик Келли первоначально предложил имя Уорхол, ссылаясь на цитату Энди Уорхола о 15 минутах славы.

Официальное название звезды, MACS J1149 Lensed Star 1 (MACS J1149 LS1) или MACS J1149 +2223 Lensed Star 1, относится к массивной кластерной съемке (MACS) массивных скоплений галактик и координат звезды в астрономическую эпоху J2000.

Расположение на небе

Икар находится в восточной части созвездия Льва, в области над Львиным хвостом, недалеко от границы с созвездием Волосы Вероники. При величине 29,9 звезду нельзя увидеть в любительские телескопы. Она была бы невидимой даже для Хаббла без гравитационного линзирования.