Ketika ingin mengkaji objek yang paling jauh di Alam Semesta, para astronom sering bergantung pada teknik yang dikenali sebagai Gravitational Lensing. Berdasarkan prinsip Teori Relativiti Umum Einstein, teknik ini melibatkan bergantung pada sebaran jirim yang besar (seperti gugus galaksi atau bintang) untuk memperbesar cahaya yang datang dari objek yang jauh, sehingga menjadikannya tampak lebih terang dan lebih besar.
Teknik ini telah memungkinkan untuk mengkaji bintang-bintang individu di galaksi yang jauh. Dalam satu kajian baru-baru ini, pasukan astronomi antarabangsa menggunakan kelompok galaksi untuk mengkaji bintang individu paling jauh yang pernah dilihat di Alam Semesta. Walaupun biasanya samar-samar untuk diamati, kehadiran gugusan galaksi latar depan memungkinkan pasukan mempelajari bintang untuk menguji teori tentang materi gelap.
Kajian yang menggambarkan penyelidikan mereka baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Astronomi Alam di bawah tajuk "Pembesaran ekstrim bintang individu pada redshift 1.5 oleh lensa galaksi-kluster". Kajian ini diketuai oleh Patrick L. Kelly, seorang penolong profesor University of Minnesota, dan termasuk anggota dari Observatorium Las Cumbres, Observatorium Astronomi Optik Nasional, Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian (CfA), Politeknik Ecole Federale de Lausanne (EPFL), dan pelbagai universiti dan institusi penyelidikan.
Untuk kajian mereka, Prof Kelly dan rakannya menggunakan kelompok galaksi yang dikenali sebagai MACS J1149 + 2223 sebagai lensa mereka. Terletak kira-kira 5 bilion tahun cahaya dari Bumi, gugus galaksi ini terletak di antara Sistem Suria dan galaksi yang mengandungi Icarus. Dengan menggabungkan resolusi dan kepekaan Hubble dengan kekuatan lensa graviti ini, pasukan dapat melihat dan mengkaji Icarus, raksasa biru.
Icarus, dinamai tokoh mitologi Yunani yang terbang terlalu dekat dengan Matahari, mempunyai sejarah yang agak menarik. Pada jarak kira-kira 9 miliar tahun cahaya dari Bumi, bintang itu muncul kepada kita seperti yang terjadi ketika Alam Semesta baru berusia 4,4 miliar tahun. Pada bulan April 2016, bintang itu menjadi terang sementara hingga 2.000 kali ganda dari cahaya normalnya berkat penguatan graviti bintang di MACS J1149 + 2223.
Seperti yang dijelaskan oleh Prof Kelly dalam siaran akhbar UCLA baru-baru ini, ini membolehkan Icarus kelihatan buat pertama kalinya kepada para astronom:
"Anda dapat melihat galaksi individu di luar sana, tetapi bintang ini sekurang-kurangnya 100 kali lebih jauh dari bintang individu seterusnya yang dapat kita pelajari, kecuali untuk ledakan supernova."
Kelly dan sekumpulan ahli astronomi telah menggunakan Hubble dan MACS J1149 + 2223 untuk memperbesar dan memantau supernova di galaksi lingkaran yang jauh pada saat mereka melihat titik cahaya baru tidak jauh. Memandangkan kedudukan sumber baru, mereka memutuskan bahawa ia harus lebih besar daripada supernova. Terlebih lagi, kajian galaksi ini sebelumnya tidak menunjukkan sumber cahaya, yang menunjukkan bahawa ia sedang lensa.
Sebagai Tommaso Treu, seorang profesor fizik dan astronomi di UCLA College dan pengarang bersama kajian itu, menunjukkan:
“Bintangnya begitu padat sehingga berfungsi sebagai lubang jarum dan memberikan pancaran cahaya yang sangat tajam. Sinar bersinar melalui kelompok galaksi latar depan, bertindak sebagai kaca pembesar kosmik ... Mencari lebih banyak peristiwa seperti itu sangat penting untuk membuat kemajuan dalam pemahaman kita mengenai komposisi asas alam semesta.
Dalam kes ini, cahaya bintang memberikan peluang unik untuk menguji teori mengenai jisim yang tidak dapat dilihat (aka. "Materi gelap") yang meresap Alam Semesta. Pada dasarnya, pasukan menggunakan sumber cahaya tepat yang diberikan oleh bintang latar untuk menyelidiki gugus galaksi yang berselang dan melihat apakah ia mengandungi sejumlah besar lubang hitam primordial, yang dianggap sebagai calon potensial untuk masalah gelap.
Lubang hitam ini dipercayai terbentuk semasa kelahiran Alam Semesta dan mempunyai massa puluhan kali lebih besar daripada Matahari. Namun, hasil ujian ini menunjukkan bahawa turun naik cahaya dari bintang latar belakang, yang telah dipantau oleh Hubble selama tiga belas tahun, tidak menyukai teori ini. Sekiranya bahan gelap sememangnya terdiri dari lubang hitam kecil, cahaya yang datang dari Icarus akan kelihatan jauh berbeza.
Sejak ditemui pada tahun 2016 dengan menggunakan kaedah lensa graviti, Icarus telah menyediakan cara baru bagi para astronom untuk memerhatikan dan mempelajari bintang-bintang individu di galaksi yang jauh. Dengan berbuat demikian, ahli astronomi dapat melihat secara langka dan terperinci tentang bintang individu di Alam Semesta awal dan melihat bagaimana mereka (dan bukan hanya galaksi dan kelompok) berkembang dari masa ke masa.
Apabila Teleskop Angkasa James Webb (JWST) dikerahkan pada tahun 2020, para astronom berharap dapat melihat lebih baik dan belajar lebih banyak lagi mengenai tempoh misteri ini dalam sejarah kosmik.
