美国国家航空航天局/欧洲航天局的哈勃空间望远镜创造了一个非凡的新记录：探测宇宙大爆炸后最初十亿年内存在的恒星的光（红移 1.5）——这是迄今为止观测到的最远的一颗恒星。这为美国国家航空航天局/欧洲航天局 / 加拿大航天局的詹姆斯·韦伯空间望远镜在第一年设定了一个主要目标。
古老的哈勃空间望远镜
与之前哈勃空间望远镜在2018年观测到的单星记录保持者相比，这一发现是一个巨大的飞跃。那颗恒星存在于宇宙大约 40 亿年的时候，即宇宙当前年龄的 30% ，天文学家将其称为“红移 1.5”。科学家使用“红移”一词是因为随着宇宙膨胀，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。
这颗新发现的恒星距离地球如此之远，以至于它的光需要 129 亿年才能到达地球，在我们看来，它就像宇宙只有当前年龄的 7%，红移 6.2 时的那样。以前在如此遥远的距离上看到的最小物体是嵌入早期星系中的星团。
巴尔的摩约翰霍普金斯大学的天文学家布莱恩·韦尔奇说：“一开始我们几乎不相信它，它比之前最遥远、最高的红移恒星要远得多。”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。这一发现是根据同样位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（ STScI ）的合著者丹·科伊领导的哈勃再电离透镜集群调查计划（ RELICS ）期间收集的数据得出。
引力透镜的图解。这种现象发生在大质量星系位于我们与遥远天体之间的情况。
韦尔奇说：“通常在这些距离上，整个星系看起来像小污点，来自数百万颗恒星的光混合在一起，这颗恒星所在的星系被引力透镜放大和扭曲成一个长长的新月形，我们称之为日出弧。”
在详细研究了星系后，韦尔奇确定其中一个特征是一颗被放大的恒星，他称之为厄伦德尔，在古英语中是“晨星”的意思。这一发现有望开启一个未知的早期恒星形成时代。
这张详细的照片突出显示了厄伦德尔沿着时空涟漪（虚线）的位置，该涟漪将其放大，并使这颗恒星能够在近130亿光年的如此遥远的距离内被观测到。图片还显示了在放大线两侧镜像的星团。扭曲和放大是由位于哈勃和厄伦德尔之间的一个巨大质量的星系团造成。星系团的质量如此之大，以至于它扭曲了空间的结构，通过这个空间观看就像通过放大镜沿着玻璃或透镜的边缘观看一样，另一边的事物的外观也被扭曲和放大。
“厄伦德尔（ Earendel ）很久以前就存在，它可能没有像今天我们周围的恒星那样拥有所有相同的原材料，”韦尔奇解释说。“研究厄伦德尔将是一扇通往我们不熟悉的宇宙时代的窗口，这导致了我们所知道的一切。就像我们一直在读一本非常有趣的书，但我们刚开始读到第二章，现在我们将有机会看到这一切是如何开始的。”
当恒星重新排列
研究小组估计，厄伦德尔的质量至少是太阳质量的 50 倍，亮度是太阳的数百万倍，可与已知的最大质量恒星相媲美。但是，如果没有位于我们和厄伦德尔之间的巨大星系团 WHL0137-08 的自然放大，即使是如此明亮、质量如此之大的恒星也无法在如此远的距离上观测到。星系团的质量扭曲了空间结构，形成了一个强大的自然放大镜，它扭曲并极大地放大了来自其背后远处物体的光。
得益于与透镜星系的罕见对齐，厄伦德尔星看起来非常接近太空结构中的涟漪。这种波纹提供了最大的放大率，因此这颗极远恒星的亮度被放大了数千倍，才会从它宿主星系的一般辉光中脱颖而出。
多亏了这颗罕见的与放大的星系团排列在一起的恒星，厄伦德尔直接出现在空间结构中的一个波纹上，或极为接近。这种波纹在光学中被定义为“焦散”，可以提供最大的放大倍数和亮度。这种效果类似于一个游泳池的波纹表面，在阳光明媚的日子里，在池底形成明亮的光线图案。水面的涟漪就像透镜一样，聚焦阳光，使池底达到最大亮度。
这种焦散导致恒星厄伦德尔从其所在星系的泛光中突显出来。它的亮度被放大一千倍甚至更多。目前，天文学家还不能确定厄伦德尔是否为双星，尽管大多数大质量恒星至少有一颗较小的伴星。
通过詹姆斯·韦伯空间望远镜确认
天文学家预计，厄伦德尔在未来几年内将保持高度放大。它将由美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯空间望远镜进行观测。韦伯对红外光的高灵敏度是了解厄伦德尔的必要条件，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。
科伊说：“通过韦伯望远镜，我们希望确认厄伦德尔确实是一颗恒星，并测量它的亮度和温度。”这些细节将缩小它在恒星生命周期中的类型和阶段。科伊说：“我们还希望发现日出弧星系缺少形成于后续恒星中的重元素。这将表明厄伦德尔是一颗罕见的、大质量的贫金属恒星。”
厄伦德尔的组成将引起天文学家的极大兴趣，因为它是在宇宙充满由连续几代大质量恒星产生的重元素之前形成。如果后续研究发现厄伦德尔只由原始的氢和氦组成，这将是传说中的第三族恒星的第一个证据，这些恒星被假设为大爆炸后诞生的第一颗恒星。虽然这种可能性很小，但韦尔奇承认这仍然很诱人。
“有了韦伯，我们可能会看到比厄伦德尔更远的恒星，这将是非常令人兴奋的。”韦尔奇说。 “我们将尽可能回到过去。我很想看到韦伯打破厄伦德尔的距离记录。”
哈勃空间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。位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（ STScI ）负责哈勃科学操作。 STScI 由位于华盛顿特区的大学天文学研究协会为美国国家航空航天局运营。
参考资料：
[1] James Webb Space Telescope
[2]Hubble uses cosmic lens to discover most distant star ever observed in 2018
[3]A highly magnified star at redshift 6.2 | Nature
人类探索宇宙又多了一个视角