多亏了一种罕见的宇宙排列，天文学家们捕捉到了迄今为止观测到最遥远普通的恒星，距离地球约90亿光年。尽管天文学家们通常会在更远的地方研究星系，但它们之所以能被观测到，是因为这颗恒星亮度与数十亿颗恒星的亮度有关。而超新星通常比它所在的星系还要亮，甚至可以在整个宇宙中看到。然而在大约1亿光年的距离之外，星系中的恒星是不可能单独辨认出来的。
“伊卡洛斯”（Icarus）其学名为MACS J1149+2223 Lensed Star 1，是迄今为止所见过的最远的单一恒星。图片版权：NASA, ESA, and P. Kelly, University of Minnesota
但是一种叫做引力透镜效应的现象——由巨大星系团形成使光线弯曲可以放大遥远的宇宙，使遥远的物体变得清晰可见。通常lensing会将星系放大50倍，但在这种情况下，恒星被放大了2000倍以上。这张照片是在2016年4月下旬拍摄，是NASA哈勃太空望远镜拍摄的照片中发现的。前加州大学伯克利分校的博士后学者帕特里克·凯利说：可以在那里看到个别星系，除了超新星爆炸，但这颗恒星的距离至少是我们可以研究的下一颗恒星的100倍。凯利是一篇论文的第一作者，于本周发表在《自然天文学》。
天文学家们经常把这颗恒星称为“伊卡洛斯”，而不是它的正式名称“J1149”(LS1)。这一发现开启了一项新的技术，让天文学家们得以研究宇宙早期形成星系中的单个恒星。这些观察可以提供一种罕见的观察恒星如何演化，尤其是最亮的恒星。加州大学伯克利分校的天文学教授和许多报告的合著者之一Alex Filippenko说：这是有史以来第一次看到一颗普通恒星——而不是一颗超新星，也不是伽马射线爆发，但是一颗稳定普通的恒星——九十亿光年的距离，足以见得这些引力透镜是惊人的宇宙望远镜。天文学小组还使用伊卡罗斯号来测试证明暗物质理论——它由许多原始的黑洞组成，这些黑洞潜伏在星系簇内，并在星系团中探测正常物质和暗物质的构成。
爱因斯坦环
凯利注意到这颗恒星是他在2014年发现一颗超新星时发现的，当时他正在用哈勃望远镜观察狮子座的引力透镜效应。这颗超新星被命名为SN Refsdal，以纪念已故的挪威天体物理学家Sjur Refsdal，他是引力透镜研究的先驱。一个名为MACS J1149+2223的巨大星系群，距离地球约50亿光年。凯丽和他的团队怀疑伊卡洛斯可能比SN Refsdal更大，分析了来自它的光的颜色，发现它是一个单一恒星，一个蓝色的超级巨星。这颗b型恒星比太阳更大，更蓝，更热，甚至可能超过太阳几十万倍亮度，不过，如果没有引力透镜的放大作用，它离我们太远，也就看不到了。通过对引力透镜进行建模，得出结论：伊卡洛斯的巨大光亮可能是由引力透镜效应的独特效应引起的。
当一个扩展透镜，像一个星系团，只能将一个背景物体放大到50倍，较小的物体可以放大更多。在前景透镜中的一颗恒星，如果精确地与背景星对齐，可以将背景恒星放大数千倍。在这种情况下，一颗大约太阳大小的恒星直接穿过遥远的恒星伊卡洛斯和哈勃之间的视线，使其亮度增加了2000倍。事实上，如果排列是完美的，星系团内的单个恒星就会把来自遥远恒星的光变成一个“爱因斯坦环”：当远处恒星发出的光围绕着透镜恒星四周时，就会产生一圈光晕。这枚戒指太小，无法从这段距离中分辨出来，但它的作用使它可以通过引力透镜放大从而有明显的亮度来轻易地看到它。
凯利在哈勃的图像中看到了另一颗恒星，它可以是伊卡洛斯的镜像，也可以是另一颗恒星的引力透镜Filippenko说：像这样的alignments遍布整个地方，作为背景的恒星或透镜星系的恒星四处移动，提供了研究早期宇宙中非常遥远恒星的可能性，就像我们利用引力透镜研究遥远星系一样。对于这种类型的研究，大自然为我们提供了比人类可能建造最大的望远镜还大！至于伊卡洛斯，天文学家预测在未来10年里，随着星团的移动，它将被放大很多倍，可能会增加1万倍的亮度。
博科园-科学科普｜参考期刊：Nature Astronomy｜来自：加州大学伯克利分校
