[비즈한국] 2022年，哈勃空间望远镜发现了史上最遥远的一颗独自闪耀的单星。该星的红移值被测量为 z=5.926。这意味着它处于宇宙年龄仅有9亿年时的模样。这是在宇宙不到10亿岁的稚嫩时期，存在于初期宇宙的最远古恒星。它距离地球有280亿光年之遥。能在如此遥远的距离捕捉到不是由数千亿、数万亿颗恒星组成的星系，而仅仅是一颗星的星光，实属罕见！这一发现之所以成为可能，是因为该星附近恰好发生了极端而精妙的引力透镜现象。多亏了正前方巨大的星系团 WHL0137-08 形成的引力透镜，隐藏在宇宙尽头的微弱光芒才得以被放大并显现出来。
在哈勃照片中可以看到一个微弱但被拉得很长的形状，这就是孕育这颗恒星的母星系。天文学家将其命名为“日出弧（Sunrise Arc）”。因为它就像地球地平线上初升太阳的光芒一样，呈现出红色的弧形。对于这颗史上最遥远的单星候选者，人们赋予了它“埃兰迪尔”的名字，意为“晨星”。寓意着在宇宙大爆炸后，宇宙黎明时期，这颗星正熠熠生辉。
然而，最近对于埃兰迪尔的身份出现了新的解读。令人遗憾的是，埃兰迪尔可能并非史上最远的单星。有一种新的可能性被提出：它并非一颗恒星，而是聚集了多颗恒星的星团。埃兰迪尔似乎不是在宇宙尽头孤独闪耀的单星，而是宇宙尽头刚刚诞生的非常年轻的星团。
恒星和星团的规模截然不同。星团是由数十万、数百万颗恒星组成的巨大群体。所以，看着照片分不清这到底是单星还是星团，听起来可能有些荒谬。但埃兰迪尔的情况确实如此。因为距离太远，看起来十分模糊。引力透镜沿着弯曲的时空让光路发生扭曲，不仅会使背景宇宙的影像变形，还会产生放大效果，让本因距离遥远而黯淡的天体因光线汇聚而显得更加明亮。然而，在埃兰迪尔所在的位置，引力透镜究竟将其亮度放大了多少倍，目前尚不明确。误差依然非常大。
只有知道引力透镜将亮度“夸大”了多少，才能通过校正得出该天体的实际亮度。但根据目前的推算，存在两种观点：一种认为是本来很暗的恒星因极端的偶然叠加，亮度被放大了4000倍到4万倍；另一种观点则认为没那么夸张，本来就是一颗较亮的星团，亮度受到了适度的放大。
此后，詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）也瞄准了埃兰迪尔。在最初的分析中，天文学家仅进行了图像和光度测量分析。并通过推测引力透镜对恒星亮度的放大倍数，将埃兰迪尔的潜在尺寸估算为最大约4000 AU（天文单位）。这意味着它比太阳到地球的距离大4000倍。虽然规模巨大，但也不过是一颗非常大的单星而已。
詹姆斯·韦伯的观测结果也显示，埃兰迪尔可能是一颗非常巨大且明亮的B型恒星。它可能是太初宇宙中刚刚形成、实际上接近第一代恒星的明亮而质量巨大的星体。不过，由于推测的质量和亮度过大，也有人提出它可能是两颗恒星贴在一起的双星系统。
然而，最近通过詹姆斯·韦伯更精密的光谱分析，揭示了完全不同的可能性。它既不是单星，也不是耀眼的双星，而是聚集了更多恒星的原始星团。埃兰迪尔看起来更像是原始宇宙中诞生的球状星团。
恒星在单独存在和聚集存在时，光谱是不同的。当温度略有差异的恒星聚集在一起时，各自释放的光谱混合在一起，形成了新的“光谱鸡尾酒”。本次分析利用了詹姆斯·韦伯 NIRSpec 的红外光谱数据，确认了其光谱形态与单星应有的特征相差甚远。
在埃兰迪尔附近，还有填补细长扭曲的“日出弧”星系的小光斑。这些光斑从第一次分析时就被归类为星团，在此次分析中，直接对比埃兰迪尔与这些光斑的光谱，发现它们呈现出非常相似的模式。埃兰迪尔不是单星，而是星团。假设埃兰迪尔和这些光斑的金属含量均不足太阳的10%，且是由年龄超过3000万年的恒星密集成群组成的星团时，观测到的光谱能够得到最完美的解释。
当把最初分析中未考虑的暗物质晕（Dark Matter Halo）加入计算后，埃兰迪尔的潜在尺寸也发生了巨大变化。与此前认为的4000 AU左右的恒星相比，这次分析显示埃兰迪尔可能是直径达到6.5光年的更大星团。如果埃兰迪尔本身就是球状星团，那意味着它本身就是比单星更明亮的天体。根据此次分析，最初推测的引力透镜效果似乎有些夸大。埃兰迪尔的亮度并没有被放大数千、数万倍，而是放大了约43至67倍。这显然更加现实。
此次追加分析将埃兰迪尔的红移值调整为5.926左右，如果这是准确的，那么埃兰迪尔距离地球约为273亿光年，比之前所知的280亿光年略近一些。当然，它确实依然位于宇宙遥远的边缘，但距离上稍稍近了一些。
如果发现它不是最遥远的恒星而是一个星团，可能会感到有些失望。但在天文学角度来看，事实恰恰相反。它反而成为了追踪星系和宇宙演化的重要线索。天文学家认为，球状星团是星系的种子，也是星系演化的化石。在初期宇宙星系形成的过程中，球状星团最先形成。球状星团完整地保留了星系诞生之初的化学记忆。就像为了了解太阳系的诞生与起源而去探测太阳系边缘的彗星和小行星一样，球状星团是告知星系诞生与起源的线索。
甚至，埃兰迪尔还原封不动地保留了宇宙大爆炸后不到10亿年的遥远过去宇宙模样。埃兰迪尔证明了在宇宙史上首次形成星系的时代，其中已经存在密度非常高的球状星团。此次推测出的埃兰迪尔的各项特征，与模拟实验预测的婴儿星团模样完全一致。
遗憾的是，如果埃兰迪尔最终被确定不是单星，那么人类目前发现的最远恒星头衔可能会被“哥斯拉（Godzilla）”夺走。是真的，那颗星的名字就叫哥斯拉。哥斯拉是距离约109亿光年的一颗恒星，同样也是通过星系团 PSZ1 G311.65-18.48 产生的引力透镜发现的。在这个星系周围可以看到明显扭曲的星系图像，天文学家从中发现了一颗格外明亮的恒星。它比我们的太阳亮5000万倍。天文学家为这颗耀眼的恒星赋予了怪兽“哥斯拉”的名字。这颗恒星所在的遥远星系被称为“太阳爆发星系（Sunburst Galaxy）”。
然而，最近关于这颗哥斯拉，也和埃兰迪尔一样，提出了它是星团而非单星的可能性。最近进行的 VLT 观测显示，哥斯拉实际上可能是质量约为太阳数百万倍、年龄在400万至600万年左右的非常年轻的星团。因为它不仅含有通过超新星爆发产生的氧、氮等重元素，连氦的含量也很高，很难将其仅仅视为单星。因此，天文学家倾向于哥斯拉也是多个恒星共同组成的星团这一看法。
最终，可以认为我们目前在100亿光年之外的遥远宇宙中，尚未发现毫无疑问的确定单星。以埃兰迪尔和哥斯拉为首，虽然我们在偶然发生的戏剧性引力透镜的帮助下，在遥远宇宙的黑暗中捕捉到了伪装成单星的存在，但经过持久的分析，最终一个接一个地被揭示出它们并非单星，而是星团的事实。当然，存在星团意味着组成该星团的恒星们也确实存在。但由于距离太远，无法分辨组成星团的每一颗单独的恒星。虽然初期宇宙的星团也是令人兴奋的目标，但由于距离太远，只能将星团视为一个整体。最终，各种恒星的特性混杂在一起，无法逐一辨别初期宇宙恒星的准确特征。
正因如此，天文学家们才不断寻找在宇宙尽头可能依旧耀眼、展现存在感的单星。真正的埃兰迪尔，宇宙真正的启明星，尚未向我们展现它的真面目。
参考
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aded93
作者池雄培（音译）是？热爱猫咪与宇宙。儿时在看了《银河铁道999》后，立下了向世人传达宇宙之美的梦想。目前担任世宗大学自由专业学部助理教授，同时进行演讲与写作等多种科学传播活动。著有《每天一片宇宙》、《星光闪耀的宇宙科学家们》、《虽无法触及却能知晓》、《看着宇宙浮现的奇怪问题们》等书籍，并翻译了《给真正环游宇宙的搭便车指南》、《我为何杀死了冥王星》、《量子生活》、《Cosmigraphics》等作品。