在宇宙一隅，當宇宙還不到10億歲時，一顆在當時距離原初銀河系40億光年的恒星發出了耀眼的光芒。這些光在深空中沿着空間結構的方向行進，路途中經過無數大品質天體的彎折，它們曆經129億年，最終在宇宙已經138億歲時抵達了地球。由于這些光被一個巨大星系團的偶然排列恰到好處地放大，它們被哈勃空間望遠鏡成功捕捉。而此時，因為宇宙本身驚人的膨脹，這顆恒星也已經被帶到了距離我們280億光年之外的地方。
這個故事聽起來好像是背後操縱了某種時空機器的科幻産物，但這正是哈勃最新釋出的觀測成果。天文學家發現的這顆恒星，是有史以來觀測到的最遙遠的單顆恒星。它的品質甚至可能達到了太陽品質的500倍。研究已發表在《自然》雜志上。
愛因斯坦預言的宇宙望遠鏡
當你在深夜仰望星空時，你能看見的所有星星都位于我們的銀河系内。即使借助最強大的望遠鏡，通常情況下，找到的單個恒星大多也都位于我們鄰近的星系鄰居中。
一般來說，當我們觀測遙遠的星系時，很多都是來自數十億顆恒星的混合光芒。比如，2016年，哈勃打破了最遙遠宇宙觀測距離的紀錄，那是一個年輕的初生星系，它的光來自134億年前，也就是大爆炸後僅4億年。
哈勃在2016年打破了宇宙最遙遠觀測的紀錄，科學家找到了一個名為GN-z11的年輕星系，它的光來自134億年前。| 圖檔來源：NASA
但是，一種被稱為引力透鏡的奇妙自然現象為我們帶來了更多機會。愛因斯坦的相對論所預言的奇迹之一是，品質能讓空間本身彎曲。當光靠近大品質物體時，它的路徑也會随着彎曲的空間而改變方向。
如果一個大品質物體恰好位于我們和一個遙遠的背景光源之間，那麼這個物體可能會像透鏡一樣，将光線偏轉并聚焦，進而放大這個光源。通過這種方法，放大數倍的星系經常會被發現。
引力透鏡。| 圖檔來源：L. Hustak, STScI
在一個令人難以置信的宇宙巧合中，WHL0137-08星系團中的星系碰巧以一種特殊的方式排列，進而将一顆恒星的光線聚焦，讓來自這顆恒星的光放大了數千倍。
由于罕見地與放大的星系團對齊，這顆恒星直接出現在空間結構中的一處“漣漪”上，或者極其接近它。這處漣漪在光學上被定義為焦散線，它提供了最大程度的放大和增亮。這種效果就好像在一個晴朗的日子裡，遊泳池表面的波紋在池底形成的亮光的圖案。表面的波紋就像透鏡一樣，讓陽光聚焦到最大亮度映照在水底。
這種非常巧合的引力透鏡效應，外加哈勃9小時的曝光，使得一個國際天文學家團隊最終發現到了這顆恒星的身影。這是我們第一次觀測到如此遙遠、又如此小的天體。
晨星“埃蘭迪爾”
天文學家給這顆恒星起了個綽号，叫作埃蘭迪爾（Earendel）。它是個極具詩意的名字，源自古英語，意思是“晨星”或“升起的光”，在北歐等地的神話中都有關于埃蘭迪爾的故事，著名文學家托爾金也曾在自己的小說中借用過這個名字。
這個詳細的視圖突出了埃蘭迪爾恒星在時空漣漪（虛線）中的位置，它放大了恒星，使它有可能在接近130億光年的遙遠距離上被探測到。另外，在放大線的兩邊還顯示了一個鏡像的恒星群。變形和放大是由位于哈勃和埃蘭迪爾之間的一個巨大星系團的品質造成的。星系團的品質極大，它扭曲了空間結構，沿着透鏡的邊緣，另一側的天體就會被放大。| 圖檔來源：Science: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Image processing: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)
天文學家計算出，這顆恒星的品質至少是我們太陽的50倍，甚至可能達到了500倍，而且它的亮度是太陽的數百萬倍。
對這顆恒星的觀測本身就是一項驚人的成就，除此之外，它還為研究早期宇宙提供了一種獨特的可能性。我們都知道，當我們望向宇宙深空時，同樣是在回溯過去。這些極高分辨率的觀測讓我們有機會了解一些最古老的星系的構成要素。
目前已知的最古老恒星同樣來自哈勃的觀測，它被昵稱為瑪土撒拉，于2013年被發現，距離地球約190光年。| 圖檔來源：Digitized Sky Survey (DSS), STScI/AURA, Palomar/Caltech, and UKSTU/AAO
來自埃蘭迪爾的光曆經129億年才最終來到我們這裡。當我們看到的這些光從埃蘭迪爾發出時，宇宙還不到10億歲，隻有目前宇宙年齡的約6%，用更科學的術語來說是“紅移6.2”。科學家會使用紅移這個詞，是因為随着宇宙的膨脹，來自遙遠物體的光線向我們移動時，會被拉伸成更長、更“紅”的波長。這是人類目前探測到的最遙遠、紅移最高的單顆恒星。
之前的紀錄保持者來自哈勃于2018年的發現，那是一顆名為伊卡洛斯（Icarus）的恒星，它的光來自約40億歲的宇宙，也就是目前宇宙年齡的約三分之一時（紅移1.5），那時伊卡洛斯的大部分結構已經形成并演化了。相比之下，埃蘭迪爾确實是一個更具突破性的紀錄。
先前的紀錄來自一顆昵稱為伊卡洛斯的藍星，來自伊卡洛斯的光花了約90億年抵達地球。| 圖檔來源：NASA, ESA, and P. Kelly (University of Minnesota)
韋布空間望遠鏡的目标
為了測量埃蘭迪爾的亮度，天文學家建構了一個引力透鏡的實體模型。光源的确切性質取決于模型，但很多不同的模型都給出了大緻相同的答案，讓天文學家基本可以确定，這個小亮點實際上就是一顆恒星。
盡管如此，原則上來說，埃蘭迪爾仍有可能是不止一顆恒星，比如是非常接近的雙星或者其他情況。為此，團隊已經申請并獲得了韋布空間望遠鏡的觀測時間，有待最終的确認。
未來，韋布将會幫助确認埃蘭迪爾是否隻是一顆恒星，并量化它是究竟是哪種類型的恒星。韋布甚至有望測量它的化學成分。
研究人員充滿希望地表示，很有可能，埃蘭迪爾會成為我們已知的宇宙最早一代的恒星之一。
#創作團隊：
撰文：Takeko
排版：雯雯
#參考來源：
https://phys.org/news/2022-03-hubble-distant-star-distance-billion.html
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/record-broken-hubble-spots-farthest-star-ever-seen
#圖檔來源：
封面圖：NASA/ESA/Brian Welch (JHU)/Dan Coe (STScI)/Alyssa Pagan (STScI)
首圖：L. Hustak, STScI