可观测Universe第90章 MACS J1149 Lensed Star 1

MACS J1149 Lensed Star 1 (恒星) · 描述：被引力透镜放大的遥远恒星 · 身份：一颗通过引力透镜效应观测到的蓝超巨星距离地球约140亿光年 · 关键事实：昵称“伊卡洛斯”是当时观测到最遥远的单一恒星其亮度被星系团引力透镜放大了数千倍。

MACS J1149 Lensed Star 1：被引力“拉近”的宇宙信使——140亿光年外的“伊卡洛斯”传奇（第一篇） ——从引力透镜到早期宇宙一颗蓝超巨星的“时空穿越” 一、宇宙的“放大镜”：当我们用引力“看”更远 在人类探索宇宙的历程中“看得更远”始终是最朴素的执念。

从肉眼的“北斗七星”到伽利略的望远镜从哈勃的深场照片到韦伯的红外视界我们一步步突破视觉的边界——但宇宙的浩瀚远超想象：140亿光年外的星光即便用最先进的望远镜也只是一个模糊的光斑淹没在星系的海洋里。

直到引力透镜的出现人类终于拥有了“宇宙放大镜”。

根据爱因斯坦的广义相对论大质量天体会弯曲周围的时空就像重物压在弹簧床上让经过的光线发生偏折。

如果一个星系团的质量足够大它就能像“凸透镜”一样将背后的天体光线聚焦、放大让原本不可见的遥远恒星变成望远镜中可捕捉的亮点。

2018年哈勃空间望远镜的 Frontier Fields 计划（前沿场计划）捕捉到了这样一个“奇迹”：在MACS J1149星系团的“透镜”后面一颗恒星的光芒被放大了约倍从背景的噪声中“跳”了出来。

天文学家给它起了个浪漫的昵称——伊卡洛斯（Icarus）源自希腊神话中飞得太靠近太阳的少年而此刻这颗恒星正被引力透镜“拉”到我们眼前像一封来自140亿年前的“宇宙信件”。

二、MACS J1149：引力透镜的“超级放大镜” 要理解伊卡洛斯的“可见”必须先认识它的“幕后推手”——MACS J1149星系团（MACS J1149+2223）。

这是一个位于室女座超星系团的巨型星系团距离地球约48亿光年（ redshift z≈0.54）。

它的质量相当于101?倍太阳质量（是银河系质量的1000倍）由数千个星系、暗物质和高温等离子体组成。

如此巨大的质量让它成为宇宙中最强大的“引力透镜”之一——其引力场能将背后天体的光线偏折形成多个放大的像甚至扭曲成弧状（爱因斯坦环）。

天文学家早在2001年就通过哈勃望远镜发现了MACS J1149的引力透镜效应：它将背景星系的光线拉伸成巨大的弧亮度提升了数十倍。

但直到2018年他们才注意到透镜后方一个异常明亮的小点——这个点的亮度远超普通星系的光点光谱分析显示它是一颗单一恒星而非星系或星团。

这就是伊卡洛斯的诞生。

三、伊卡洛斯的“身份卡”：140亿光年外的蓝超巨星 伊卡洛斯的“真面目”藏在其光谱数据里。

哈勃望远镜的宇宙起源光谱仪（COS）和宽场相机3（WFC3）对它进行了长达数月的观测最终确认：这是一颗蓝超巨星（Blue SupergiantBSG）光谱型为O9.5Ib（O型超巨星温度约K亮度是太阳的100万倍）。

（1）物理参数：宇宙中的“炽热巨兽” 质量：约20-30倍太阳质量（M☉）——这是大质量恒星的典型质量足以在短时间内燃烧殆尽； 半径：约15倍太阳半径（R☉）——比参宿七（猎户座β蓝超巨星）略小但仍能装下1000个地球； 温度：K——比太阳高1.5倍表面呈现明亮的蓝色是宇宙中最炽热的恒星类型之一； 距离：约140亿光年（ redshift z≈1.49）——这意味着我们看到的光来自宇宙大爆炸后约40亿年（宇宙年龄彼时仅为现在的1/3）。

（2）演化阶段：即将谢幕的“恒星贵族” 蓝超巨星是大质量恒星演化后期的阶段：它们诞生于分子云以O型主序星的身份燃烧氢（寿命仅约200万年）随后进入红超巨星阶段最终会爆炸成核心坍缩超新星（Type II SN）留下中子星或黑洞。

伊卡洛斯的年龄约为3000万年——这在恒星演化中只是“弹指一挥间”。

它的核心已经耗尽了氢正在燃烧氦外层的氢壳层仍在剧烈膨胀。

按照这个速度它会在未来100万年内爆炸结束自己短暂而辉煌的一生。

四、引力透镜的“魔法”：为什么是伊卡洛斯？ 伊卡洛斯能被我们看到纯属“运气”——或者说是引力透镜的“精准放大”。

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