哈勃望远镜发现迄今最遥远恒星Earendel

背景

Earendel（编号 WHL0137-LS）是一个位于鲸鱼座的天体，最初于 2022 年由哈勃太空望远镜发现。其同移距离约为 280 亿光年（86 亿秒差距），如果它是单个恒星，则成为已知最遥远的恒星。此前最遥远恒星纪录保持者是 MACS J1149 Lensed Star 1（昵称 Icarus），同移距离 144 亿光年，由哈勃于 2018 年发现。Earendel 之所以能被观测到，得益于中间星系团 WHL0137-08 产生的强引力透镜效应，将来自该天体的光线高度放大（模拟显示放大倍数可达 1000 至 40000 倍）。该天体的昵称源自古英语“晨星”或“升起的曙光”，也致敬了 J. R. R. Tolkien 作品《精灵宝钻》中的半精灵角色 Eärendil。NASA 天文学家 Michelle Thaller 确认这一命名参考了 Tolkien。其宿主星系 WHL0137-zD1 被昵称为“日出弧”，因为引力透镜将其光线扭曲成一条长长的月牙形。

核心内容

Earendel 的光线于大爆炸后 9 亿年发出，红移 z = 6.2±0.1，意味着光线历经 129 亿年到达地球。由于宇宙膨胀，该天体当前观测位置距离地球 280 亿光年。哈勃望远镜在 2016 年 6 月 7 日、2016 年 7 月 17 日、2019 年 11 月 4 日和 2019 年 11 月 27 日进行曝光，并于 2022 年 3 月 30 日公布发现。

2022 年 7 月 30 日，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在首次成像活动中捕获了 Earendel 的图像。2023 年 8 月 8 日，哈勃和韦伯联合探测到 Earendel 的颜色，基于韦伯的 NIRCam 数据，判定 Earendel 是一颗质量巨大的 B 型恒星，温度超过太阳的两倍，光度约为太阳的 100 万倍。韦伯的观测还暗示存在一颗更冷、更红的伴星。

然而，2025 年的一项研究重新评估了 Earendel 的引力透镜放大倍数，估计 μ = 43–67，远低于此前提出的数值，因此对其作为单颗恒星的分类提出了质疑。利用 JWST 数据进行光谱拟合表明，Earendel 更有可能是一个星团，更具体地说，是一个贫金属的球状星团前身，而非单星系统——尽管后者尚未被完全排除。原始研究曾根据前景区星系团透镜在近焦散线处的分析，认为 Earendel 物理尺寸必须非常小（<0.3 秒差距）。但 2025 年的新研究指出，由于存在亚星系尺度的暗物质晕（作为透镜扰动体，符合冷暗物质预言），该尺寸约束应放宽至多十倍。这一结果与星团解释相符。

如果 Earendel 是单颗恒星，其温度约为 13,000–16,000 K，光度为 631,000–3,981,000 L☉（取决于放大倍数）。但光谱能量分布显示强 Balmer 跳变（特征温度低于 13,000 K）和蓝色紫外斜率（特征温度高于 20,000 K），提示它可能是一个双星系统，其中一颗较亮且极热（34,000 K），另一颗较冷（9,000 K）。由于数据有限，参数约束不充分，若为双星，两颗星可能具有不同的放大倍数，进一步增加了不确定性。

关键要点

• 最遥远恒星候选：Earendel 于 2022 年由哈勃发现，红移 6.2，同移距离 280 亿光年，一度是已知最遥远的单颗恒星候选。
• 引力透镜放大：借助星系团 WHL0137-08 的强透镜效应，其亮度被放大 1000 倍至 40000 倍（早期估算），使得在宇宙学距离上观测成为可能。
• JWST 后续观测：2023 年韦伯数据确认其为大质量 B 型恒星，温度高于太阳两倍，光度约太阳 100 万倍，并暗示存在伴星。
• 2025 年新研究质疑：重新计算的放大倍数仅为 43–67，远低于原始值，导致单星分类受到质疑。
• 星团或球状星团前身解释：基于 JWST 光谱拟合，Earendel 更可能是一个贫金属球状星团前身，而非单星系统；尺寸约束放宽支持该解释。
• 双星系统可能性：光谱中的 Balmer 跳变和紫外斜率矛盾，提示可能存在双星（一颗极热 34,000 K，一颗较冷 9,000 K），但参数高度不确定。

意义与影响

Earendel 的发现和后续研究代表了引力透镜技术在天文学中的极致应用——它使得我们能够观测到宇宙早期（大爆炸后 9 亿年）的单个天体或致密星团，突破了传统望远镜的极限分辨率。如果 Earendel 最终被确认为单颗恒星，它将为恒星形成模型、早期宇宙金属丰度以及第一代恒星（Pop III）的搜寻提供关键约束。然而，2025 年新研究将其重新分类为星团，则表明在极高红移处，通过引力透镜观测到的“点源”可能更多是稠密星团而非单星，这对未来的高红移天体普查具有重要意义。此外，该案例也展示了 JWST 在区分单星与星团方面的强大光谱能力，以及冷暗物质模型中亚星系级暗物质晕对透镜扰动的影响——这为理解暗物质分布提供了新的观测窗口。无论最终分类如何，Earendel 都是引力透镜天文学和早期宇宙研究的里程碑式对象。