Icaro, il cui nome ufficiale è MACS J1149+2223 Lensed Star 1, è la stella individuale più lontana mai vista. È visibile solo perché viene ingrandito dalla gravità di un enorme ammasso di galassie, situato a circa 5 miliardi di anni luce dalla Terra. Chiamato MACS J1149+2223, questo grappolo, mostrato a sinistra, si trova tra la Terra e la galassia che contiene la stella lontana. Il team stava usando Hubble per monitorare una supernova nella lontana galassia a spirale quando, nel 2016, hanno individuato un punto di luce vicino alla supernova che ha iniziato a schiarirsi. Anche se l'oggetto in seguito è diventato tre volte più luminoso in un mese, i colori della luce proveniente dall'oggetto non cambiavano. L'analisi di questi colori ha mostrato che si trattava di una stella supergigante blu nella galassia di fondo il cui ingrandimento è cresciuto per diverse settimane a causa di un oggetto interposto, probabilmente una stella, nell'ammasso di galassie. I pannelli a destra mostrano la vista nel 2011, senza Icaro visibile, rispetto allo schiarimento della stella nel 2016. Credito:NASA, ESA, e P.Kelly, Università del Minnesota
Grazie a un raro allineamento cosmico, gli astronomi hanno catturato la stella normale più lontana mai osservata, circa 9 miliardi di anni luce dalla Terra.
Mentre gli astronomi studiano abitualmente le galassie molto più lontane, sono visibili solo perché brillano della luminosità di miliardi di stelle. E una supernova, spesso più luminoso della galassia in cui si trova, può anche essere visibile attraverso l'intero universo.
Oltre una distanza di circa 100 milioni di anni luce, però, le stelle in queste galassie sono impossibili da distinguere individualmente.
Ma un fenomeno chiamato lente gravitazionale - la curvatura della luce da parte di enormi ammassi di galassie nella linea di vista - può ingrandire l'universo distante e rendere fioco, oggetti lontani visibili. Tipicamente, la lente ingrandisce le galassie fino a 50 volte, ma in questo caso, la stella è stata ingrandita più di 2, 000 volte. È stato scoperto nelle immagini del telescopio spaziale Hubble della NASA scattate alla fine di aprile del 2016 e nell'aprile 2017.
"Puoi vedere singole galassie là fuori, ma questa stella è almeno 100 volte più lontana della prossima stella individuale che possiamo studiare, ad eccezione delle esplosioni di supernova, " ha detto l'ex studioso postdottorato dell'UC Berkeley Patrick Kelly, ora alla facoltà dell'Università del Minnesota, Città gemelle. Kelly è il primo autore di un articolo sulla scoperta apparso online questa settimana prima della pubblicazione sulla rivista Astronomia della natura .
La scoperta della stella, che gli astronomi spesso chiamano Icaro piuttosto che con il suo nome formale, MACS J1149 Stella con obiettivo 1 (LS1), dà il via a una nuova tecnica per gli astronomi per studiare le singole stelle nelle galassie formatesi durante i primi giorni dell'universo. Queste osservazioni possono fornire uno sguardo raro su come si evolvono le stelle, soprattutto quelli più luminosi.
"Per la prima volta vediamo una singola stella normale, non una supernova, non un lampo di raggi gamma, ma una singola stella stabile - a una distanza di nove miliardi di anni luce, " ha detto Alex Filippenko, un professore di astronomia all'UC Berkeley e uno dei tanti coautori del rapporto. "Queste lenti sono incredibili telescopi cosmici."
Il team di astronomia ha anche usato Icarus per testare e rifiutare una teoria della materia oscura - che consiste in numerosi buchi neri primordiali in agguato all'interno di ammassi di galassie - e per sondare la costituzione della materia normale e della materia oscura nell'ammasso di galassie.
anello di einstein
Kelly ha notato la stella mentre monitorava una supernova che aveva scoperto nel 2014 mentre usava Hubble per sbirciare attraverso una lente gravitazionale nella costellazione del Leone. Quella supernova, soprannominato SN Refsdal in onore del compianto astrofisico norvegese Sjur Refsdal, un pioniere degli studi sulla lente gravitazionale, è stato suddiviso in quattro immagini dall'obiettivo, un enorme ammasso di galassie chiamato MACS J1149+2223, situato a circa 5 miliardi di anni luce dalla Terra.
Sospettando che Icarus possa essere più ingrandito di SN Refsdal, Kelly e il suo team hanno analizzato i colori della luce proveniente da esso e hanno scoperto che si trattava di una singola stella, una supergigante blu. Questa stella di tipo B è molto più grande, più massiccio, più caldo e forse centinaia di migliaia di volte intrinsecamente più luminoso del nostro Sole, anche se ancora troppo lontano per vedere senza l'amplificazione della lente gravitazionale.
Modellando la lente, conclusero che il tremendo apparente schiarimento di Icaro era probabilmente causato da un effetto unico della lente gravitazionale. Mentre un obiettivo esteso, come un ammasso di galassie, può ingrandire un oggetto sullo sfondo solo fino a 50 volte, gli oggetti più piccoli possono ingrandirsi molto di più. Una singola stella in una lente in primo piano, se allineato con precisione con una stella di sfondo, può ingrandire la stella di sfondo migliaia di volte. In questo caso, una stella delle dimensioni del nostro sole passò brevemente direttamente attraverso la linea di vista tra la lontana stella Icaro e Hubble, aumentando la sua luminosità più di 2, 000 volte.
Infatti, se l'allineamento fosse perfetto, quella singola stella all'interno dell'ammasso trasformò la luce della stella lontana in un "anello di Einstein":un alone di luce creato quando la luce della stella lontana si piega intorno a tutti i lati della stella lente. L'anello è troppo piccolo per discernere da questa distanza, ma l'effetto rendeva facilmente visibile la stella ingrandendone la luminosità apparente.
Kelly ha visto una seconda stella nell'immagine di Hubble, che potrebbe essere un'immagine speculare di Icaro, o una stella diversa che ha una lente gravitazionale.
"Ci sono allineamenti come questo dappertutto mentre le stelle sullo sfondo o le stelle nelle galassie lente si muovono, offrendo la possibilità di studiare stelle molto lontane risalenti all'universo primordiale, proprio come abbiamo usato la lente gravitazionale per studiare le galassie lontane, " ha detto Filippenko. "Per questo tipo di ricerca, la natura ci ha fornito un telescopio più grande di quanto possiamo costruire!"
Quanto a Icaro, gli astronomi prevedono che sarà ingrandito molte volte nel prossimo decennio man mano che le stelle dell'ammasso si muoveranno, magari aumentandone la luminosità fino a 10, 000 volte.
