Universumi kõige kaugemate objektide uurimisel tuginevad astronoomid sageli tehnikale, mida tuntakse kui gravitatsiooniläätse. Einsteini üldise relatiivsusteooria põhimõttest lähtudes hõlmab see tehnika kaugelt objektilt tuleva valguse suurendamiseks loendamist suurele mateeria jaotusele (näiteks galaktikaparv või täht), muutes selle heledamaks ja suuremaks.
See meetod on võimaldanud üksikute tähtede uurimist kaugetes galaktikates. Värskes uuringus kasutas rahvusvaheline astronoomide meeskond galaktikaparve, et uurida kaugeimat üksikut tähte, mida kunagi Universumis nähtud. Ehkki esiplaanil oleva galaktikaparve olemasolu oli tavaliselt nõrk jälgida, võimaldas meeskond tähte uurida, et katsetada teooriat tumeda aine kohta.
Nende uurimistööd kirjeldav uurimus ilmus hiljuti teadusajakirjas Looduse astronoomia pealkirja all “Üksiku tähe erakordne suurendus punasekkelil 1,5 galaktikaparve läätse abil”. Uuringut juhtis Minnesota ülikooli abiprofessor Patrick L. Kelly ning uuringusse kaasati liikmed Las Cumbrese observatooriumist, Riiklikust Optiliste Astronoomiliste Vaatluskeskustest, Harvardi-Smithsoni astrofüüsika keskusest (CfA), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne'ist. (EPFL) ning mitmed ülikoolid ja teadusasutused.
Uuringu huvides kasutasid prof Kelly ja tema kaaslased oma objektiivina MACS J1149 + 2223-ga tuntud galaktikaparve. See galaktikaparv asub Maast umbes 5 miljardi valgusaasta kaugusel ja asub Päikesesüsteemi ja Icarust sisaldava galaktika vahel. Kombineerides Hubble'i eraldusvõime ja tundlikkuse selle gravitatsiooniläätse tugevusega, suutis meeskond näha ja uurida sinist hiiglast Icarust.
Icarusel, kes on nimetatud Kreeka mütoloogilise kuju järgi, kes lendas liiga lähedal Päikesele, on olnud üsna huvitav ajalugu. Ligikaudu 9 miljardi valgusaasta kaugusel Maast paistab täht meile nii, nagu ta tegi seda siis, kui Universum oli kõigest 4,4 miljardit aastat vana. Tänu tähe gravitatsioonilise võimenduse kasutamisele MACS J1149 + 2223-s helendas täht ajutiselt oma tavapärasest heledusest 2000-kordselt.
Nagu professor Kelly hiljutises UCLA pressiteates selgitas, võimaldas see Icarusel ajutiselt astronoomide esimest korda nähtavaks saada:
"Seal saate näha üksikuid galaktikaid, kuid see täht on vähemalt 100 korda kaugemal kui järgmine üksiktäht, mida saame uurida, välja arvatud supernoova plahvatused."
Kelly ja meeskond astronoome olid kasutanud Hubble ja MACS J1149 + 2223 kaugemas spiraalgalaktikas asuva supernoova suurendamiseks ja jälgimiseks ajal, mil nad märkasid uut valguse punkti mitte kaugel. Uue allika positsiooni arvestades otsustasid nad, et see peaks olema palju suurem kui supernoova. Veelgi enam, varasemad uuringud selle galaktika kohta ei olnud valgusallikat näidanud, mis näitas, et see on läätsega.
Nagu märkis UCLA kolledži füüsika ja astronoomia professor ning uuringu kaasautor Tommaso Treu:
“Täht on nii kompaktne, et toimib näpuotsa kujul ja annab väga terava valguskiire. Tala paistab läbi galaktikate esiplaanil paikneva klastri, toimides kosmilise suurendusklaasina. Rohkemate selliste sündmuste leidmine on väga oluline, et saaksime oma teadmisi universumi põhikoosseisust mõista.
Sel juhul andis tähe valgus ainulaadse võimaluse katsetada universumit läbistava nähtamatu massi (aka. Tumedama aine) teooriat. Põhimõtteliselt kasutas meeskond tausttähe poolt pakutavat täpset valgusallikat, et proovida sekkuvat galaktikaparve ja kontrollida, kas see sisaldab tohutul hulgal ürgseid musti auke, mida peetakse tumeaine potentsiaalseks kandidaadiks.
Arvatakse, et need mustad augud on tekkinud Universumi sünni ajal ja nende massid on Päikesest kümneid kordi suuremad. Selle katse tulemused näitasid siiski, et valguse kõikumised tausttähest, mida oli jälginud Hubble 13 aastat seda teooriat halvustama. Kui tumeaine koosneks tõepoolest pisikestest mustadest aukudest, oleks Icaruselt tulev valgus paistnud palju teistsugune.
Kuna see avastati 2016. aastal gravitatsioonilise läätse meetodil, on Icarus pakkunud astronoomidele uut viisi üksikute tähtede vaatlemiseks ja uurimiseks kaugetes galaktikates. Seejuures on astronoomidel võimalik harva ja üksikasjalikult vaadata varajases universumis asuvaid üksikuid tähti ja näha, kuidas need (ja mitte ainult galaktikad ja kobarad) aja jooksul arenesid.
Kui James Webbi kosmoseteleskoop (JWST) võetakse kasutusele 2020. aastal, loodavad astronoomid saada veelgi parema väljanägemise ja õppida selle kosmilise ajaloo salapärase perioodi kohta nii palju uut.
