Stjärnor bakom gravitationslinser med rymdteleskopet James Webb

Enskilda stjärnor kan vanligtvis bara studeras i vår egen hemgalax Vintergatan och i andra närbelägna galaxer. Vid större avstånd blir ljuset från en individuell stjärna alltför svagt för att kunna urskiljas ens med våra allra största teleskop, och stjärnans sken flyter dessutom samman med andra i närheten. På stora avstånd framstår hela stjärnhopar och till och med hela galaxer som oupplösta ljuspunkter.

I speciella situationer är det ändå möjligt att observera enskilda stjärnor på kosmologiska avstånd. Genom att rikta våra teleskop genom närbelägna galaxhopar, som fungerar som gravitationslinser, kan ljuset från stjärnor i mycket avlägsna galaxer förstärkas till en nivå där de kan upptäckas.

Det första objektet av denna typ upptäcktes 2018 med hjälp av Hubble-teleskopet, och rymdteleskopet James Webb har gjort det ännu enklare att upptäcka sådana ”linsade” stjärnor. Sedan James Webb-teleskopet började leverera data i mitten av 2022 har flera tiotal sådana objekt upptäckts.

Då det ljus vi mottar från stora avstånd i rymden har tagit många miljarder år på sig att nå fram till oss, kan man genom att rikta James Webb-teleskopet mot mycket avlägsna objekt studera processer som ägde rum i universums tidiga historia.

Studier av gravitationellt linsade stjärnor ger oss därför möjlighet att detaljstudera beståndsdelarna i tidiga galaxer, och förhoppningen är nu att detta ska ge oss en inblick i stjärnors utveckling och massfördelning i universums tidiga epoker.

Eftersom styrkan hos gravitationslinseffekten beror på den exakta materiafördelningen hos galaxhopen som ligger i förgrunden hoppas man även kunna sätta nya gränser för den mörka materians egenskaper.

Forskningsfältet kring gravitationellt ljusförstärkta stjärnor är dock ännu relativt outvecklat, och många olösta frågor återstår innan det kan nå sin förväntade potential.

Inom ramen för detta projekt kommer vi att undersöka de linsade stjärnor som upptäcks under kommande observationscykler med James Webb-teleskopet, utveckla och tillgängliggöra ny programvara för analysen av linsade stjärnor, testa en ny metod för att söka efter linsade stjärnor i arkivdata samt genom numeriska simuleringar undersöka de urvalseffekter som påverkar vilka stjärnor som låter sig upptäckas genom gravitationslinser med James Webb.