天文学家发现银河系中的第一代恒星,年龄135亿年

在138亿年前的宇宙大爆炸之后,宇宙是如何演化的?为了理解早期宇宙的演化,天文学家把目光转向宇宙深处,研究距离地球数十、上百亿光年的恒星、超巨洞以及其他宇宙物体,因为看得越远,就能看到越早的宇宙。但最近由剑桥大学和澳大利亚国立大学的天文学家团队改变思路,转而研究我们银河系的中心。天文学家在这里发现了银河系中最古老的恒星——缺乏金属的巨星,它们作为宇宙的死亡记录,详述宇宙中第一批恒星的生与死。

在这项刚刚发表于《自然》(Nature)杂志的研究中,天文学家分析了银河系中心已经有数十亿年甚至上百亿年历史的恒星,其中包含的“化学指纹”表明,宇宙的第一代恒星死于极超新星的大爆炸,它们释放出的能量是普通超新星的10倍。此外,其中一颗恒星是迄今为止在银河系中心发现的最缺金属的恒星。

最后一项发现非常重要,因为恒星的化学成分可以告诉天文学家很多它们形成的信息。在大爆炸发生后不久,宇宙中只有氢、氦和微量的锂元素。因此,为了找到最古老的恒星,天文学家在寻找那些含有大量氢元素而其他元素很少的恒星。

通过对数百万颗恒星进行筛选后,天文学家找出了其中23颗疑似恒星。对此进一步研究之后,最终确定了9颗十分古老的恒星,它们的金属含量都不到太阳的千分之一。而其中最缺乏金属的恒星所含有的金属还不到太阳的万分之一,这是银河系中最贫金属星的候选者之一。该研究合著者之一Andrew Casey博士表示,如果把太阳中所有的铁都压缩到一个拳头的大小,那么,这些恒星中的铁只能压缩到一颗鹅卵石的大小。显然,它们是非常不同的恒星。

天文学家一直认为,第一批恒星肯定是在银心形成,因为那里的引力最强。然而,几十年来的观察似乎违背了这样的假设,银心的大部分恒星的金属含量都接近太阳。根据这些观察,天文学家不能仅依靠这些恒星的低金属含量来保证它们在宇宙早期就存在了。相反,它们可能是在银河系密度较低的地方形成的,而现在刚好经过了中心。

为了确认这个观测结果,研究团队利用恒星运动的精确测量结果预测了它们的运动方向和过去的位置。根据计算机的模拟结果,天文学家发现其中七颗恒星一生都待在银河系的中心,这就意味着它们一定是形成于宇宙早期。

天文学家表示,银河系中心的恒星数不胜数,找到那几颗罕见的恒星真的是如同大海捞针。但是如果我们用正确的方法,可以高效地找出目标恒星。

该研究小组发现的恒星甚至可以追溯到银河系形成之前,那时宇宙也只有3亿年的历史,这意味着这些恒星的年龄已经高达135亿年。这些恒星之所以如此罕见,是因为它们含有一种来自更古老恒星的化学指纹,这种指纹表明宇宙中的第一代恒星是以极超新星的形式死亡。宇宙在早期可能与现在非常地不同,但是为了更深入了解,还需继续寻找更多的罕见恒星。