探寻宇宙之初:天文学家发现第一代恒星的痕迹

神秘的老A天文新知第一代恒星超新星爆炸大约 3 分钟

探寻宇宙之初:天文学家发现第一代恒星的痕迹

艺术家对遥远气体云的想像图,其中包含不同的化学元素,用各种原子的示意图来说明。图片来源:ESO/L. Calçada, M. Kornmesser

宇宙第一代恒星的特征

宇宙中形成的第一批恒星,也称为第三星族星,与我们今天看到的恒星非常不同。当它们在135亿年前出现时,只包含了自然界中最简单的化学元素氢和氦。这些恒星的质量约是太阳的数十倍或数百倍,因核融合而产生的重元素,将随着超新星爆炸扩散到太空之中。后代的恒星就是从这些气体中诞生,并在它们死亡时释放出更重的元素。

当类星体的光穿过气体云时,其中的化学元素会吸收不同的颜色或波长,从而在类星体的光谱中留下暗线。每种元素都会留下一组不同的谱线。透过研究光谱,天文学家可以计算出中间气体云的化学成分。图片来源:ESO/L. Calçada

发现遥远气体云中的第一代恒星痕迹

天文学家使用**甚大望远镜(VLT)**发现3个非常遥远的气体云,当时宇宙的年龄仅为其当前年龄的10~15%,并且其化学成分与天文学家对第一代恒星爆炸的预期相符。这是我们有史以来第一次在非常遥远的气体云中,识别出第一代恒星爆炸的化学痕迹,这些发现将使我们更加了解大爆炸后第一代恒星的性质。

寻找低能超新星的化学特征

根据这些早期恒星的质量和它们爆炸的能量,第一代超新星会释放出不同的化学元素,如存在于恒星外层的碳、氧和镁,但其中一些爆炸的能量不足以释出更重的元素,如只存在于恒星核心的铁。为了寻找这些低能超新星的恒星迹象,将目标对准了贫铁但富含其他元素的遥远气体云

天文学家在遥远的三片气体云中找到了这些特征,它们可以追溯到大爆炸后的头10到20亿年左右,其铁很少但碳和其他元素却很多,这与古代恒星非常吻合。研究人员表示此发现开辟了间接研究第一代恒星性质的新途径,充分补充了我们对银河系中恒星的研究。

相关研究成果发表于《The Astrophysical Journal》期刊上。