寻找宇宙初生恒星困难重重，总算找到线索了

初生的恒星，估计在宇宙1亿岁时诞生，还不到现在宇宙年的1%。 第一代恒星在天文物理学中也被称做恒星族III（编按：依金属丰度比例分类，恒星族I如太阳; 恒星族II常见于球状星团内的老恒星，其金属含量丰度较少; 恒星族III则是除了氢和氦，其他金属丰度更低）。 天文物理理论认为，第一代恒星形成时的大质量，导致恒星的生命周期走到超新星爆炸时，所炸出来的元素会散布在星际空间。 然而，几十年天文学家孜孜不倦地搜索，还是没有找到这些初生恒星存在的直接证据。

发表于《The Astrophysical Journal》天文物理学期刊的新成果，天文学家使用近红外光谱仪，于双子星天文台其一口径8.1米的望远镜，观测数颗已知最遥远的类星体。 藉由分析类星体周围云气的光谱，发现了不寻常的组成：其含铁量比太阳多了20倍，而镁铁[Mg/Fe]的比例则是出奇地低。

科学家相信，这特征是来自第一代恒星以不稳定对超新星（Pair-instability supernova）的型态爆炸所留下。 估计该颗恒星约为太阳质量150~250倍的巨型恒星。 与其他超新星不同的是，它不会在原处留下残骸（例如中子星或黑洞），而是将所有物质抛出。 因此要找到第一代恒星的方法，第一个是正巧观测到这类型的爆炸事件（要能遇到，可谓极其困难）; 第二个是利用其元素的化学特征，辨别出那些被喷到星际空间的物质。 但这也是件棘手的研究工作，因为光谱线的亮度，除了代表元素的丰度，同时也包含了其他物理参数，还需仔细校正。

为了寻找大质量恒星族III的存在证明，在好些年前，天文学家聚焦在银河系银 晕中的恒星，尝试回答这难解之谜。 而这回，从类星体光谱中元素的波长，利用其强度来估计该元素的丰度，由东京大学的吉井让和鲛岛宽明与其他共同作者发表：「一个质量约为300个太阳质量的恒星，以不稳定对超新星炸出的镁铁比例，与我们这次观测类星体的元素分析结果一致。」 是个很振奋的研究成果，表示这方法可应用于寻找初生的恒星。

如今的宇宙，尽管大质量的恒星III已不复在，但遗留在星际空间的物质，可能依旧存在至今。 为了更彻底地解释这个新发现，还需要更多其他不同来源的观测结果，调查是否有相似的特征。 若确定了这个寻找第一代恒星的新工具，我们对宇宙演化的细节也就能梳理地更加清晰。 （编译 / 潘康娴）

图说：艺术家笔下对早期宇宙大质量恒星III的印象。 图片来源：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Space-engine

资料来源：PHYS.ORG

本文由奇点天文作者上传并发布，奇点天文仅提供文章投稿展示，文章仅代表作者个人观点，不代表奇点天文立场。