出生已百億年第一代恆星現在還存在嗎

畫家筆下的第一代恆星
對於一部分天文學家來說,越古老的天體越有趣,比如第一代恆星、第一代星系等等。來自美國麻省大學(University of Massachusetts)與墨西哥國家天體物理、光學與電子研究所的一個國際研究團隊利用大型毫米波望遠鏡通過光譜觀測證認了一個紅移大於6.0的恆星形成星系G09 83808。這是至今第二遙遠的塵埃恆星形成星系,僅比宇宙年輕十億歲。這個誕生於一百二十八億年前的第一代大質量星系,是宇宙中最年老的天體之一。

大爆炸發生了數億年之後,第一代恆星才出現。人們普遍相信宇宙中的第一代恆星誕生在宇宙最早期不含有任何金屬的氣體中。但由於在觀測上從來沒有真正看到過它們,關於第一代恆星的真實面目仍然眾說紛紜。經過幾十年的研究,宇宙學家通過複雜的數值模擬計算設計出了合理的模型,認為大爆炸留下的密度起伏可以逐步演化成第一代恆星。除此之外,對於遙遠星系的觀測也可以使我們乘著時光機回溯到宇宙黑暗年代的最後一刻。

第一代恆星都會以大質量短壽命作為終結,在極特殊的條件下,例如具有極高的角動量系統中,仍然有可能產生小的碎片從而形成小質量的第一代恆星。當這些恆星質量小於太陽時,就有可能一直活到今天。因為不含金屬,產生第一代恆星的氣體系統比今天的分子雲氣體要簡單得多。而且宇宙學模型基本上能夠為關於第一代恆星孕育環境的初始條件提供非常完整的描述。其中最讓人驚嘆的是澳洲天文學家通過SkyMapper望遠鏡看到的SMSS 0313-6708,它的金屬含量還不到太陽的千萬分之一,現有的天文觀測甚至無法在它的大氣中找到任何鐵元素的痕跡。儘管我們還無法準確地判斷它究竟有多老,但科學家們幾乎非常確定,它一定不會比宇宙年輕多少。

【圖:美國太空總署;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《自然·天文》期刊

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