Při pohledu na studium nejvzdálenějších objektů ve vesmíru se astronomové často spoléhají na techniku známou jako gravitační čočka. Na základě principů Einsteinovy teorie obecné relativity zahrnuje tato technika spoléhání se na velkou distribuci hmoty (jako je kupa galaxií nebo hvězda), aby se zvětšilo světlo přicházející ze vzdáleného objektu, čímž se zdálo být jasnější a větší.
Tato technika umožnila studovat jednotlivé hvězdy ve vzdálených galaxiích. V nedávné studii mezinárodní tým astronomů použil klastr galaxií ke studiu nejvzdálenější jednotlivé hvězdy, jaké kdy byl ve vesmíru vidět. Ačkoli to obvykle mdlo pozorovat, přítomnost shluku galaxií v popředí umožnila týmu studovat hvězdu, aby otestovala teorii o temné hmotě.
Studie, která popisuje jejich výzkum, se nedávno objevila ve vědeckém časopise Astronomie přírody pod titulkem „Extrémní zvětšení jednotlivé hvězdy při červeném posunu 1,5 pomocí galaxie-shlukové čočky“. Studii vedl Patrick L. Kelly, pomocný profesor University of Minnesota, a zahrnovali členy z Las Cumbres Observatory, National Optical Astronomical Observatory, Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics (CfA), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) a více univerzit a výzkumných institucí.
Pro svou studii použil prof. Kelly a jeho spolupracovníci jako čočku galaxický cluster známý jako MACS J1149 + 2223. Nachází se asi 5 miliard světelných let od Země, tento klastr galaxie leží mezi sluneční soustavou a galaxií, která obsahuje Icarus. Kombinací Hubbleova rozlišení a citlivosti se silou této gravitační čočky byl tým schopen vidět a studovat modrý gigant Icarus.
Icarus, pojmenovaný po řecké mytologické osobnosti, která létala příliš blízko Slunce, má poměrně zajímavou historii. Ve vzdálenosti zhruba 9 miliard světelných let od Země se nám hvězda zdá, jako tomu bylo v době, kdy byl vesmír pouhých 4,4 miliardy let. V dubnu 2016 se díky gravitačnímu zesílení hvězdy v MACS J1149 + 2223 dočasně rozjasnila na 2 000násobek své normální jasnosti.
Jak vysvětlil Prof. Kelly v nedávné tiskové zprávě UCLA, toto dočasně umožnilo Icarusovi, aby se poprvé stal viditelným pro astronomy:
"Vidíte tam jednotlivé galaxie, ale tato hvězda je nejméně 100krát dále než další individuální hvězda, kterou můžeme studovat, s výjimkou výbuchů supernovy."
Kelly a tým astronomů používali Hubble a MACS J1149 + 2223 pro zvětšení a monitorování supernovy ve vzdálené spirálové galaxii v době, kdy spatřili nový bod světla nedaleko. Vzhledem k postavení nového zdroje určili, že by měl být mnohem více zvětšený než supernova. A co víc, předchozí studie této galaxie neukazovaly zdroj světla, což naznačuje, že byla čočka.
Jak Tommaso Treu, profesor fyziky a astronomie na UCLA College a spoluautor studie, uvedl:
"Hvězda je tak kompaktní, že funguje jako dírka a poskytuje velmi ostrý paprsek světla." Paprsek svítí skrz popředí shluk galaxií a působí jako kosmické zvětšovací sklo… Nalezení dalších takových událostí je velmi důležité, abychom dosáhli pokroku v našem chápání základního složení vesmíru.
V tomto případě poskytlo hvězdné světlo jedinečnou příležitost vyzkoušet teorii o neviditelné hmotě (aka. „Temná hmota“), která prochází vesmírem. V podstatě tým použil špičkový světelný zdroj poskytovaný hvězdou v pozadí k prozkoumání zasahujícího galaktického seskupení a zjistil, zda obsahuje obrovské množství pravěkých černých děr, které jsou považovány za potenciálního kandidáta na temnou hmotu.
Předpokládá se, že tyto černé díry se vytvořily během zrození vesmíru a mají desítkykrát větší hmotnosti než Slunce. Výsledky tohoto testu však ukázaly, že kolísání světla od hvězdy pozadí, která byla monitorována pomocí Hubble po dobu třinácti let tuto teorii odmítají. Kdyby byla tmavá hmota skutečně tvořena malými černými dírami, světlo z Icarus by vypadalo mnohem jinak.
Od doby, kdy byl objeven v roce 2016 pomocí gravitační čočky, poskytl Icarus nový způsob, jak astronomové pozorovat a studovat jednotlivé hvězdy ve vzdálených galaxiích. Astronomové tak dokážou získat vzácný a podrobný pohled na jednotlivé hvězdy raného vesmíru a sledovat, jak se časem vyvíjeli (nejen galaxie a shluky).
Když James Webb Space Telescope (JWST) je nasazen v roce 2020, astronomové očekávají, že si získají ještě lepší pohled a dozví se mnohem více o tomto tajemném období kosmické historie.
