Дивлячись на вивчення найбільш віддалених об’єктів у Всесвіті, астрономи часто покладаються на техніку, відому як Гравітаційне лінзування. Виходячи з принципів теорії загальної відносності Ейнштейна, ця методика передбачає покладання великого розподілу речовини (наприклад, кластерної галактики або зірки) для збільшення світла, що виходить з далекого об'єкта, тим самим зробивши його яскравішим і більшим.
Ця методика дозволила вивчити окремі зірки в далеких галактиках. У недавньому дослідженні міжнародна команда астрономів використовувала скупчення галактик для дослідження найдальшої окремої зірки, коли-небудь баченої у Всесвіті. Хоча зазвичай спостерігати непритомність, наявність кластера переднього плану галактики дозволило команді вивчити зірку, щоб перевірити теорію про темну речовину.
Дослідження, яке описує їх дослідження, нещодавно з'явилося в науковому журналі Природа Астрономія під заголовком "Екстремальне збільшення окремої зірки при червоному зміщенні 1,5 об'єктивом галактичного кластера". Дослідженням керував Патрик Л. Келлі, асистент університету Міннесоти, і він включав членів обсерваторії Лас-Камбре, Національної оптичної астрономічної обсерваторії, Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики (CfA), Політехніки Екольської федеральної де Лозанні (EPFL) та декілька університетів та науково-дослідних установ.
Для свого дослідження професор Келлі та його соратники використовували як об'єктив галактичний кластер, відомий як MACS J1149 + 2223. Розташований приблизно за 5 мільярдів світлових років від Землі, цей скупчення галактик знаходиться між Сонячною системою та галактикою, що містить Ікар. Поєднавши роздільну здатність і чутливість Хаббла з силою цієї гравітаційної лінзи, команда змогла побачити і вивчити Ікара, синього гіганта.
Ікар, названий на честь грецької міфологічної фігури, що летів занадто близько до Сонця, мав досить цікаву історію. На відстані приблизно 9 мільярдів світлових років від Землі зірка постає перед нами так само, як і коли Всесвіту було всього 4,4 мільярда років. У квітні 2016 року зірка тимчасово яскравішала в 2000 разів від своєї нормальної світимості завдяки гравітаційному посиленню зірки в MACS J1149 + 2223.
Як пояснив професор Келлі в недавньому прес-релізі UCLA, це тимчасово дозволило Ікара вперше стати видимим для астрономів:
"Ви можете бачити окремі галактики там, але ця зірка знаходиться щонайменше в 100 разів далі, ніж наступна окрема зірка, яку ми можемо вивчити, за винятком вибухів наднової".
Келлі та команда астрономів використовували Хаббл і MACS J1149 + 2223 для збільшення та моніторингу наднової в далекій спіральній галактиці в той момент, коли вони недалеко відзначали нову точку світла. Враховуючи положення нового джерела, вони визначили, що воно повинно бути набагато сильніше, ніж наднові. Більше того, попередні дослідження цієї галактики не показали джерела світла, що свідчило про те, що вона була окупована.
Як зазначив Томмазо Треу, професор фізики та астрономії в коледжі UCLA та співавтор дослідження:
«Зірка настільки компактна, що виконує роль прорізу і забезпечує дуже різкий промінь світла. Промінь просвічує скупчення галактик на передньому плані, виконуючи роль космічного збільшувального скла… Знаходити більше таких подій дуже важливо для досягнення прогресу в нашому розумінні фундаментального складу Всесвіту.
У цьому випадку світло зірки дав унікальну можливість перевірити теорію про невидиму масу (ака. «Темна матерія»), що пронизує Всесвіт. В основному команда використовувала точне джерело світла, надане фоновою зіркою, щоб дослідити кластер галактики, що втручається, і побачити, чи міститься в ньому величезна кількість споконвічних чорних дір, які вважаються потенційним кандидатом для темної матерії.
Вважається, що ці чорні діри утворилися під час народження Всесвіту і мають маси в десятки разів більше, ніж Сонце. Однак результати цього випробування показали, що коливання світла від фонової зірки, за якими контролював Хаббл протягом тринадцяти років нехтують цією теорією. Якби темна матерія справді складалася з крихітних чорних дір, світло, що виходило від Ікара, виглядало б набагато інакше.
Оскільки він був відкритий у 2016 році методом гравітаційного лінзування, Ікар запропонував астрономам новий спосіб спостереження та вивчення окремих зірок у далеких галактиках. Роблячи це, астрономи мають змогу рідко і детально подивитися на окремі зірки раннього Всесвіту і побачити, як вони (а не лише галактики та скупчення) еволюціонували з часом.
Коли Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) розгорнуто в 2020 році, астрономи розраховують отримати ще кращий вигляд і дізнатися набагато більше про цей загадковий період космічної історії.
