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 Supergiant，BSG），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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