ایرندل، دورترین ستاره کشف‌شده، شاید یک خوشه ستاره‌ای باشد

بازنگری در هویت ایرندل

ایرندل، که نام آن به معنای «ستاره صبحگاهی» است، در سال ۲۰۲۲ توسط تلسکوپ فضایی هابل کشف شد. در آن زمان، تصور می‌شد که این جرم یک ستاره منفرد است که در زمانی بسیار اولیه از تاریخ جهان، یعنی زمانی که جهان تنها ۷ درصد از سن کنونی خود را داشت، شکل گرفته است.

اما اکنون، ستاره‌شناسان با بهره‌گیری از قابلیت‌های پیشرفته تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، نگاهی عمیق‌تر به ایرندل انداخته‌اند. هدف اصلی این مطالعه جدید، بررسی این فرضیه بود که آیا ایرندل واقعاً یک ستاره منفرد یا یک منظومه دوتایی است، یا اینکه در دسته خوشه‌های ستاره‌ای قرار می‌گیرد. نتایج تحلیل‌ها نشان داد که ویژگی‌های طیفی ایرندل با خوشه‌های کروی، که نوعی خوشه ستاره‌ای رایج در جهان محلی هستند، مطابقت دارد.

ماسیمو پاسکاله، دانشجوی دکتری نجوم در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و نویسنده اصلی این پژوهش، اظهار داشت: «نکته دلگرم‌کننده این مطالعه این است که اگر ایرندل واقعاً یک خوشه ستاره‌ای باشد، کشف غیرمنتظره‌ای نیست. این پژوهش نشان می‌دهد که ایرندل به‌طور قابل توجهی با انتظارمان از خوشه‌های کروی موجود در یک میلیارد سال نخست جهان، سازگار است.»

همگرایی گرانشی: پنجره‌ای به گذشته

ایرندل در کهکشان «کمان سپیده‌دم» و در فاصله ۱۲.۹ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد. مشاهده این جرم باستانی تنها به لطف پدیده‌ای به نام همگرایی گرانشی امکان‌پذیر شده است. این پدیده، که توسط نظریه نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی شده، زمانی رخ می‌دهد که اجرام بسیار عظیم، نور عبوری از کنار خود را خم می‌کنند.

در مورد ایرندل، یک خوشه کهکشانی بسیار بزرگ که بین زمین و این جرم قرار گرفته، آنقدر عظیم است که بافت فضا-زمان را خم کرده و اثری شبیه به یک ذره‌بین غول‌پیکر ایجاد کرده است. این اثر باعث شده که نور ایرندل، که در حالت عادی بسیار ضعیف‌تر از آن است که دیده شود، به میزان قابل توجهی تقویت شود. پژوهش‌ها نشان می‌دهد که به دلیل همین اثر همگرایی گرانشی، تصویر ایرندل دست‌کم ۴ هزار برابر بزرگ‌تر از اندازه واقعی آن به نظر می‌رسد.

قدرت بزرگ‌نمایی در برخی نواحی خاص به بیشترین میزان خود می‌رسد. اگر ستاره یا کهکشانی دقیقاً در کنار یکی از این نواحی قرار گیرد، تصویر آن می‌تواند صدها یا حتی هزاران برابر روشن‌تر از حالت عادی دیده شود. به نظر می‌رسد ایرندل دقیقاً در نزدیکی یکی از همین «نقاط طلایی» قرار گرفته است؛ به همین دلیل، با وجود فاصله ۱۲.۹ میلیارد سال نوری، ما قادر به مشاهده آن هستیم. چنین هم‌ترازی‌های نزدیک به کمال، بسیار نادر هستند و همین موضوع ستاره‌شناسان را به بررسی توضیحات جایگزین فراتر از یک ستاره منفرد سوق داده است.

تحلیل‌های طیفی و آینده پژوهش

پس از کشف ایرندل در سال ۲۰۲۲، پژوهشگران این جرم را با استفاده از داده‌های دوربین فروسرخ نزدیک تلسکوپ جیمز وب (NIRCam) تحلیل کردند. با بررسی روشنایی و اندازه آن، آن‌ها نتیجه گرفتند که ایرندل ممکن است ستاره‌ای عظیم باشد که بیش از دو برابر داغ‌تر و تقریباً یک میلیون برابر درخشان‌تر از خورشید است. همچنین، نشانه‌هایی از وجود یک ستاره همراه سردتر در رنگ ایرندل یافت شد.

پاسکاله و تیمش با استفاده از داده‌های طیف‌سنجی ابزار NIRSpec تلسکوپ جیمز وب، سن و محتوای فلزی ایرندل را مورد مطالعه قرار دادند. آن‌ها به پیوستار طیفی ایرندل نگاه کردند که نشان‌دهنده چگونگی تغییر پیوسته روشنایی آن در طول‌موج‌های مختلف نور است. این الگو با آنچه از یک خوشه ستاره‌ای انتظار می‌رود و حداقل با نور ترکیبی چندین ستاره همخوانی داشت.

با این حال، پژوهشگران تاکنون تنها احتمال «خوشه ستاره‌ای» را بررسی کرده‌اند و تمام سناریوهای ممکن، از جمله اینکه ایرندل یک ستاره منفرد یا منظومه چندستاره‌ای باشد، را به طور کامل مقایسه نکرده‌اند.

تیم پژوهشی معتقد است که کلید حل معمای ایرندل، رصد اثرات ریزهمگرایی (میکرولنزینگ) است. ریزهمگرایی زیرمجموعه‌ای از همگرایی گرانشی است که در آن یک جسم عبوری، زمانی که یک جسم نزدیک‌تر دقیقاً در مقابل آن قرار می‌گیرد، تصویر جرم دوردست را موقتاً تغییر می‌دهد. تغییرات روشنایی ناشی از ریزهمگرایی زمانی که اجرام دوردست کوچک هستند (مانند ستاره‌ها، سیارات یا منظومه‌های ستاره‌ای) بیشتر قابل مشاهده است تا خوشه‌های ستاره‌ای بسیار بزرگ.

این پژوهش در تاریخ ۳۱ ژوئیه در نشریه اخترفیزیک منتشر شد.