ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل و هم‌راستایی اتفاقی کهکشان‌های دوردست، دورترین ستاره‌ای را که تاکنون تصویری از آن ثبت شده است، کشف کرده‌اند.

نام این ستاره ارندل (Earendel) گذاشته شده که یک واژه قدیمی انگلیسی به معنای «نور در حال  طلوع» یا «ستاره صبحدم» است و بیش از ۱۲ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد. پژوهشگران بر این باورند که تصویر بسیار بزرگنمایی شده‌ای که آن‌ها به دست آورده‌اند و تصویر ارندل در زمانی که این ستاره تنها ۹۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ وجود داشته، ثبت شده است.

NASA, ESA, B. Welch (JHU), D. Co

برایان ولش، دانشجوی دکترای نجوم دانشگاه جان هاپکینز و نویسنده اصلی مقاله‌ای که کشف ارندل را شرح می‌دهد و روز چهارشنبه در مجله نیچر منتشر شد، می‌گوید: «این دورترین ستاره منفرد محسوب می‌شود.»

«ما کهکشان‌هایی را مشاهده کردیم که دورترند اما آن کهکشان‌ها به‌ خوبی قابل تفکیک نیستند؛ از این رو ما نور میلیون‌ها ستاره در آن کهکشان را مشاهده می‌کنیم که با یکدیگر ترکیب شده‌اند.»

کشف ارندل فراتر از ثبت رکورد دورترین ستاره تاکنون مشاهده شده، شوق دانشمندان برای مشاهده ساختار اولیه کیهان را بیشتر می‌کند و با شروع کار علمی تلسکوپ فضایی قدرتمندتر جیمز وب در چند ماه [آینده]، مقدمات اکتشاف‌های احتمالی دیگر به کمک این تلسکوپ فراهم می‌شود.

ولش می‌گوید: «این همان نوع علمی است که تلسکوپ فضایی جیمز وب برای آن طراحی شده بود.»

ولش و همکارانش بر اساس مشاهدات خود تاکنون می‌دانند که ارندل باید ستاره‌ای بزرگ باشد؛ تقریبا ۵۰ برابر بزرگ‌تر از خورشید ما. ولی در عین حال، بدون استفاده از روش‌های مخصوص برای بزرگ‌نمایی نور آن، این ستاره دوردست به‌ قدری کم‌نور است که نمی‌توان آن را مستقیما با هر تلسکوپی مشاهده کرد.

این کشف در عوض با روش همگرایی گرانشی امکان پذیر شد؛  بر اساس آن، ستاره‌شناسان از این واقعیت استفاده می‌کنند که گرانش اجرام بزرگ شکل فضای اطراف آن‌ها را تغییر می‌دهد و نوری را که از نزدیکی عبور می‌کند، به روشی مشابه با عدسی شیشه‌ای خم می‌کند. در مطالعه کنونی، تلسکوپ هابل برای بزرگ‌نمایی نور یک کهکشان بسیار دورتر از خوشه‌ای از کهکشان‌ها به عنوان عدسی استفاده کرد که به طور اتفاقی، درست در پشت خوشه قرار گرفته بود.

ولش می‌گوید: «معمولا با عدسی گرانشی با یک کهکشان، تصاویر متعددی از آن خواهید دید. در آن صورت، اگر هم‌راستایی دقیقا درست باشد، تصاویر آن‌ها با هم به شکل کمان‌های هلالی‌شکل دراز ادغام می شوند.»

به گفته او، هرچه کمان کشیده‌تر باشد، بزرگ‌نمایی بیشتری از طریق عدسی به دست می‌آید و کهکشان میزبان [ستاره] ارندل، یکی از طولانی‌ترین کمان‌های کشف‌شده با استفاده از این روش محسوب می‌شود. ولش دریافت که درون این کمان، مناطقی با بزرگ‌نمایی و وضوح بیشتر نیز وجود دارد که دقیقا در نقطه مناسب برای دستیابی به حداکثر بزرگ‌نمایی ارندل قرار می‌گیرد و سبب می‌شود این ستاره دست‌کم هزار برابر درخشان‌تر از آنچه در حالت دیگر بود، به نظر برسد.

او می‌گوید: «اگر کمی دورتر از این بود، ما آن را با بزرگ‌نمایی به‌ مراتب کمتری می‌دیدیم.»

ولش و همکارانش با استفاده از بزرگنمایی گرانشی توانستند میزان انتقال به سرخ (redshift) ارندل را تعیین کنند. از آنجایی که نور ستاره میلیاردها سال را طی کرده است تا به زمین برسد، [انتقال به سرخ] شاخصی مبنی بر این است که نور آن با گذشت زمان چه میزان کشیده شده است. این باعث می‌شود که انتقال به سرخ معیاری برای [تعیین] فاصله و همچنین طول موج نور باشد و میزان انتقال به سرخ ارندل ۶.۲ بود.

ولش می‌گوید: «رکورد پیشین فاصله با انتقال به سرخ ۱.۵ بود که به حدود ۹.۴ میلیارد سال در گذشته می‌رسید. در حالی که انتقال به سرخ این یکی ۶.۲ است که به حدود ۱۲.۸ میلیارد سال گذشته می‌رسد.»

چنین ستاره دوری می‌تواند چیزهای زیادی در مورد مراحل اولیه جهان و محیط کیهانی که احتمالا با محیط تولد ستارگان امروزی بسیار متفاوت است، بگوید. به گفته ولش، ۹۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ، نسل‌های قبلی ستاره‌ها زمانی در اختیار نداشتند که محیط ستاره‌ای را از عناصر سنگین و فلزی که امروزه در ستارگان می‌بینیم، غنی کنند.

او می‌گوید: «احتمالا این ستاره حاوی میزان کمتری از این عناصر سنگین‌تر خواهد بود؛ از این رو این ستاره راه بسیار جالبی برای این خواهد بود [که دریابیم] نسل‌های اولیه ستاره‌ها چگونه به نظر می‌رسیده‌اند.»

اما چنین چیزی برای تلسکوپ [جیمز] وب و در زمانی که اواخر امسال آنلاین شود، ممکن و عملی است. [تلسکوپ فضایی جیمز] وب با [توان] اپتیکی بیشتر و حساسیت مادون قرمز خود می‌تواند از نور ارندل برای مشخص کردن ساختار عناصر آن استفاده کند و در کنار هابل، با استفاده از همگرایی گرانشی برای بررسی ستارگان حتی دورتر از این  کار کند.

ولش از اینکه [تلسکوپ فضایی جیمز] وب پس از دهه‌ها توسعه موفقیت‌آمیز به کار گرفته شده، هیجان‌زده است؛ به طوری که می‌گوید از کشف جداگانه ارندل با [تلسکوپ فضایی] هابل تا پیگیری جامع‌تر کار با [تلسکوپ فضایی جیمز] وب کمی بیشتر از چند ماه طول خواهد کشید.

او گفت: «بسیاری از همکاران نویسنده من در این مقاله در ۲۰ سال گذشته منتظر [تلسکوپ فضایی جیمز] وب بوده‌اند. توانایی این کشف درست پیش از پرتاب [وب] و سپس در اختیار داشتن زمان در نخستین دور از مشاهدات فوق‌العاده هیجان‌انگیز است.»