
艺术家笔下对早期宇宙大质量恒星III的印象(Credit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine)
据台北市立天文科学教育馆网站(编译 潘康娴):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《天文物理学期刊》(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,其一的口径8.1公尺望远镜 , 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?。ɡ缰凶有腔蚝诙矗?,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,由东京大学的吉井譲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 。
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