天文學家發現第一代恆星的證據

大約在一百三十七億年前宇宙還很年輕時，第一代恆星在黑暗中形成，並且照亮了宇宙，但是天文學家還沒找到這種稱為星族III（Population III）的第一代恆星。最近天文學家可能在繞銀河系轉的矮星系之中發現它的蹤跡。恆星AS0039位在二十九萬光年之外的玉夫座球狀矮星系（Sculptor Dwarf spheroidal Galaxy）裡。根據意大利佛羅倫斯大學（University of Florence）的天文學家團隊分析，它不僅是銀河系之外的金屬含量最低的恆星，而且在所有恆星中碳的含量也最低。團隊表示：AS0039 的鐵含量低，甚至不含碳，而且與其它較重的元素（例如：鈣）相比，鎂的含量也極低。

天文學家對宇宙演化已經有相當瞭解，在宇宙大爆炸後的幾百萬年裡，太空中充滿熾熱而不透明的氣體，直到第一批恆星誕生以紫外線將氣體電離後，宇宙才開始變得清晰透明。由於星族III形成前，宇宙中沒有重元素，所以天文學家認為這種第一代恆星的重元素應該非常貧乏；如果發現金屬含量低的恆星，那意味這顆恆星一定很老。AS0039的金屬含量確實很低，所在的玉夫座球狀矮星系也缺乏金屬，只有銀河系碳含量的4%，這也表明它是原始的星系。但團隊發現，對於缺乏金屬的恆星來說，這顆恆星更缺乏碳和鎂，由於這些元素是恆星核心核融合形成，顯示形成的AS0039分子雲不太尋常。

研究小組表示，這種碳-鐵、鎂-鈣和鎂-鈦的含量比與極超新星（hypernova）爆炸後殘骸一致，這是一種能量是普通超新星的威力大十倍的超新星。由於鈣和鈦是超新星爆炸過程中形成的，在能量更大的爆炸中，產生更多鈣、鈦，所以這理論能解釋AS0039中元素的含量。團隊以電腦模擬，估計這顆前身恆星其質量約是太陽的二十一倍，爆炸能量為10x10^51爾格（erg）。這項發現將對宇宙的第一代恆星有更進一步認識。

【圖：歐洲南方天文台；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2021年7月13日出版的《天體物理學快報》 標題是：Zero-metallicity Hypernova Uncovered by an Ultra-metal-poor Star in the Sculptor Dwarf Spheroidal Galaxy