破纪录：哈勃发现史上最远恒星

美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜建立了一个非同寻常的新基准：探测宇宙大爆炸后10亿年内存在的恒星的光，这是迄今为止见过的最远的单个恒星。

这一发现与之前的单明星纪录保持者相比，是时间上的一次巨大飞跃；哈勃在2018年探测到。这颗恒星存在于宇宙约40亿年时，即当前年龄的30%，天文学家称之为“红移1.5”。科学家使用“红移”一词是因为随着宇宙的膨胀，来自遥远物体的光在向我们传播时会被拉伸或“移动”到更长、更红的波长。

这颗新探测到的恒星距离如此之远，以至于它的光花了129亿年才到达地球，在我们看来，就像宇宙只有当前年龄的7%时一样，红移6.2。以前在如此遥远的距离看到的最小的物体是嵌入早期星系中的星团。

巴尔的摩约翰斯•霍普金斯大学的天文学家布莱恩•韦尔奇是描述这一发现的论文的主要作者，该论文发表在3月30日的《自然》杂志上。这一发现是根据哈勃望远镜RELICS（再电离透镜星团调查）项目期间收集的数据得出的，该项目由同样位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所的合著者Dan Coe领导。

韦尔奇说：“通常在这些距离上，整个星系看起来都像小污点，来自数百万颗恒星的光融合在一起。”“这颗恒星所在的星系被引力透镜放大并扭曲成一个长新月，我们将其命名为日出弧。”

在详细研究了该星系后，韦尔奇确定了一个特征是一颗被极度放大的恒星，他称之为Earendel，在古英语中的意思是“晨星”。这一发现有望开启一个早期恒星形成的未知时代。

这张详细的视图突出了Earendel恒星沿着时空波纹（虚线）的位置，这条波纹放大了它，使它有可能在如此遥远的距离上被探测到——近130亿光年。还显示了一个星团，它在放大线的两侧都是镜像的。这种扭曲和放大是由哈勃和埃伦德尔之间的一个巨大星系团的质量造成的。星系团的质量如此之大，以至于扭曲了空间的结构，透过这个空间就像透过放大镜一样——沿着玻璃或透镜的边缘，另一边的东西的外观既扭曲又放大。

韦尔奇解释道：“Earendel存在得太久了，它可能不像今天我们周围的恒星那样拥有所有相同的原材料。”韦尔奇说：“研究厄伦德尔将是一扇进入我们不熟悉的宇宙时代的窗户，但这导致了我们所知道的一切。这就像我们一直在读一本非常有趣的书，但我们从第二章开始，现在我们将有机会看看这一切是如何开始的。”

当恒星对齐时研究团队估计，厄恩德尔的质量至少是太阳的50倍，亮度是太阳的数百万倍，可以与已知质量最大的恒星相媲美。但是，即使是这样一颗明亮、质量非常高的恒星，如果没有位于我们和埃伦德尔之间的巨大星系团WHL0137-08的自然放大，也不可能在如此遥远的距离内看到。星系团的质量扭曲了空间的结构，形成了一个强大的自然放大镜，扭曲并大大放大了来自其背后遥远物体的光。

由于罕见地与放大星系团对齐，厄恩德尔星直接出现在或非常接近空间结构中的波纹上。这种波纹在光学中被定义为“焦散”，可以提供最大的放大率和亮度。这种效果类似于游泳池的波纹表面，在阳光明媚的日子里在池底产生明亮的光线图案。表面的波纹起到透镜的作用，将阳光聚焦到泳池地板上的最大亮度。

这种焦散性导致厄恩德尔星从其母星系的一般光芒中弹出。它的亮度被放大了一千倍甚至更多。在这一点上，天文学家无法确定埃尔恩德尔是否是一颗双星，尽管大多数大质量恒星至少有一颗较小的伴星。

韦布天文学家的确认预计，厄伦德尔将在未来几年保持高度放大。它将由美国国家航空航天局的詹姆斯•韦伯太空望远镜观测到。韦布对红外光的高灵敏度需要更多地了解厄伦德尔，因为由于宇宙的膨胀，它的光被拉伸（红移）到更长的红外波长。

科说：“通过韦布，我们预计将确认厄恩德尔确实是一颗恒星，并测量其亮度和温度。”这些细节将缩小其在恒星生命周期中的类型和阶段。科说：“我们还预计会发现，日出弧星系缺乏在随后几代恒星中形成的重元素。这表明厄恩德尔是一颗罕见的大质量贫金属恒星。”

Earendel的组成将引起天文学家的极大兴趣，因为它是在宇宙充满连续几代大质量恒星产生的重元素之前形成的。如果后续研究发现Earendel只由原始氢和氦组成，这将是传说中的第三人口恒星的第一个证据，这些恒星被假设是大爆炸后诞生的第一批恒星。虽然可能性很小，但韦尔奇承认这仍然很诱人。

Welch说：“有了Webb，我们可能会看到比Earendel更远的恒星，这将是令人难以置信的兴奋。”“我们会尽可能地回到过去。我很想看到韦布打破埃伦德尔的距离纪录。”

哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局和欧洲航天局之间的国际合作项目。美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理这架望远镜。马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃望远镜的科学操作。STScI由华盛顿特区的大学天文学研究协会为NASA运营。