天文学家发现第一代恒星的证据

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根据意大利佛罗伦斯大学(University of Florence)的天文学家团队分析,它不仅是银河系之外的金属含量最低的恒星,而且在所有恒星中碳的含量也最低。 团队表示:AS0039 的铁含量低,甚至不含碳,而且与其它较重的元素(例如:钙)相比,镁的含量也极低。

大约在一百三十七亿年前宇宙还很年轻时,第一代恒星在黑暗中形成,并且照亮了宇宙,但是天文学家还没找到这种称为星族III(Population III)的第一代恒星。 最近天文学家可能在绕银河系转的矮星系之中发现它的踪迹。 恒星AS0039位在二十九万光年之外的玉夫座球状矮星系(Sculptor Dwarf spheroidal Galaxy)里。

根据意大利佛罗伦斯大学(University of Florence)的天文学家团队分析,它不仅是银河系之外的金属含量最低的恒星,而且在所有恒星中碳的含量也最低。 团队表示:AS0039 的铁含量低,甚至不含碳,而且与其它较重的元素(例如:钙)相比,镁的含量也极低。

天文学家对宇宙演化已经有相当了解,在宇宙大爆炸后的几百万年里,太空中充满炽热而不透明的气体,直到第一批恒星诞生以紫外线将气体电离后,宇宙才开始变得清晰透明。 由于星族III形成前,宇宙中没有重元素,所以天文学家认为这种第一代恒星的重元素应该非常贫乏;如果发现金属含量低的恒星,那意味这颗恒星一定很老。 AS0039的金属含量确实很低,所在的玉夫座球状矮星系也缺乏金属,只有银河系碳含量的4%,这也表明它是原始的星系。 但团队发现,对于缺乏金属的恒星来说,这颗恒星更缺乏碳和镁,由于这些元素是恒星核心核融合形成,显示形成的AS0039分子云不太寻常。

研究小组表示,这种碳-铁、镁-钙和镁-钛的含量比与极超新星(hypernova)爆炸后残骸一致,这是一种能量是普通超新星的威力大十倍的超新星。 由于钙和钛是超新星爆炸过程中形成的,在能量更大的爆炸中,产生更多钙、钛,所以这理论能解释AS0039中元素的含量。 团队以电脑模拟,估计这颗前身恒星其质量约是太阳的21倍,爆炸能量为10×10^51尔格(erg)。 这项发现将对宇宙的第一代恒星有更进一步认识。

【图:欧洲南方天文台;文:节录自台北市立天文科学教育馆网页】研究全文刊登在2021年7月13日出版的《天体物理学快报》 标题是:Zero-metallicity Hypernova Uncovered by an Ultra-metal-poor Star in the Sculptor Dwarf Spheroidal Galaxy

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