早期恒星可能并未逝去！它留給了我們一個(gè)泡泡

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆毀滅了早期恒星的超新星

研究小組用一顆131億年前的類星體檢測(cè)了第三星族恒星的化學(xué)痕跡。

天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在宇宙僅僅1000萬(wàn)歲的時(shí)候就存在的恒星的化學(xué)痕跡，這可能是最早的恒星——現(xiàn)在已經(jīng)爆發(fā)演變?yōu)槌滦恰?/p>

這些“一代恒星”，作為第三星族中的恒星，在一次叫做“泰坦尼克”的超新星爆炸中將他們積聚了一生的化學(xué)物質(zhì)播種往宇宙的各個(gè)角落。這些物質(zhì)參與到了下一代恒星，行星，甚至是我們的人類的形成與演化中。這也意味著，要理解宇宙超過(guò)137億年的歷史，我們必須要先理解這些最早的恒星如何用重金屬使宇宙更加豐富。

然而，現(xiàn)在直到，科學(xué)家仍無(wú)法找到這些遠(yuǎn)古恒星——第三星族的直接證據(jù)。

一位藝術(shù)家根據(jù)第三星族會(huì)在宇宙大爆炸的一億年后出現(xiàn)找到了它，并對(duì)它進(jìn)行了特寫。

（圖片來(lái)源：國(guó)際紅外光學(xué)天文研究所/國(guó)家衛(wèi)生基金會(huì)/ 天文學(xué)有關(guān)研究聯(lián)合協(xié)會(huì)/J.達(dá).希娃/太空引擎）

一群科學(xué)家在夏威夷群島用口徑8.1米的雙子星北望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在黑洞控制下的發(fā)出強(qiáng)光的類星系?？茖W(xué)家推測(cè)，這些光來(lái)自131億年前的宇宙。他們還發(fā)現(xiàn)了一團(tuán)有獨(dú)特化學(xué)特性的物質(zhì)圍繞在周圍，像宇宙中一個(gè)巨大的泡泡。

科學(xué)家利用現(xiàn)有技術(shù)過(guò)濾觀測(cè)到在星際云里面的化學(xué)物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了非同一般的高含量的鎂——比太陽(yáng)中鎂元素的含量多十倍。天文學(xué)家們認(rèn)為這些星云的殘片可能的第一代恒星超新星爆發(fā)的結(jié)果。這些行星的爆炸威力超過(guò)太陽(yáng)的300倍，爆炸后被稱為不穩(wěn)定對(duì)超新星。

天文科學(xué)家迄今為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一顆不穩(wěn)定對(duì)超新星，并總結(jié)出這些理論：只有像這種含有太陽(yáng)在紅巨星狀態(tài)下含有的質(zhì)量的150到250倍的巨恒星才能發(fā)生這種劇烈的爆炸。

若要繼續(xù)推想這個(gè)爆炸，此時(shí)恒星中的光子自發(fā)變成負(fù)電子，和人們認(rèn)為帶正電的對(duì)應(yīng)物——正電子，形成一場(chǎng)向外的輻射場(chǎng)，與恒星本身的重力場(chǎng)相互作用。不過(guò)，此作用只在恒星的一生才存在。所以，恒星在生命周期的末期會(huì)經(jīng)歷內(nèi)部的引力坍縮，它的表層物質(zhì)被“爆開”，形成了我們今天觀測(cè)到的超新星爆發(fā)。

這是一張離我們較近的類星體的圖片，科學(xué)家用這張圖來(lái)研究第一代恒星。

（圖片來(lái)源：國(guó)際紅外光學(xué)天文研究所/國(guó)家衛(wèi)生基金會(huì)/ 天文學(xué)有關(guān)研究聯(lián)合協(xié)會(huì)/J.達(dá).希娃/太空引擎）

從前原始的超新星爆發(fā)的地方留下的殘骸是牛頓星系或者是黑洞的形狀，他們已經(jīng)不再是不穩(wěn)定對(duì)超新星，無(wú)論在外觀或是功能上都不是了。但它還在源源不斷的將它擁有的物質(zhì)以爆炸的規(guī)模傳向宇宙。

這其實(shí)就意味著這些超新星不會(huì)通過(guò)觀測(cè)星體殘骸被發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在只能通過(guò)兩種方式觀測(cè)它們：要么在他們爆發(fā)的時(shí)候直接觀測(cè)他們，要么在他們?cè)?jīng)爆發(fā)出的物質(zhì)中尋找遺跡。

“這顆超新星的候選者顯然是一顆第三星族中的不穩(wěn)定對(duì)超新星，在過(guò)去，那里的恒星爆炸之后都不留下一點(diǎn)殘骸?！边@項(xiàng)研究計(jì)劃的共同參與者及東京天文學(xué)家吉井結(jié)弦聲明道?！鞍l(fā)現(xiàn)這顆不穩(wěn)定對(duì)超新星有著太陽(yáng)能提供的300倍的鎂或鐵的質(zhì)量，我感到既高興又不知為何有些驚訝，因?yàn)槲覀儗?duì)對(duì)類星體導(dǎo)出的價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)界定之低?！?/p>

發(fā)現(xiàn)第一代恒星的化學(xué)遺跡

伴隨著東京天文學(xué)家櫻井翔太和圣母大學(xué)的天文學(xué)家提默西.比爾的合作研究的展開，吉井轉(zhuǎn)向8.1米口徑的雙子座北望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行對(duì)第三星族超新星爆炸的跡象進(jìn)行捕捉。由于他們對(duì)元素進(jìn)行吸收，同時(shí)釋放一種特殊波長(zhǎng)的光，他們?cè)诿看温愤^(guò)星際塵埃云或者一片新的星球大氣都清晰地留下了他們的“指紋”。像雙子北座望遠(yuǎn)鏡中心的光譜儀通過(guò)捕捉這些光的痕跡和辨識(shí)，科學(xué)家能夠從此辨別星際云的化學(xué)元素組成。然而，自從我們證實(shí)觀測(cè)目標(biāo)的亮度除了量還取決于等級(jí)，判斷元素的量就變得一直很難。

這是一張比太陽(yáng)大300倍的遙遠(yuǎn)行星正在發(fā)生超新星爆炸的特寫。（圖片來(lái)源：國(guó)際紅外光學(xué)天文研究所/國(guó)家衛(wèi)生基金會(huì)/ 天文學(xué)有關(guān)研究聯(lián)合協(xié)會(huì)/J.達(dá).希娃/太空引擎

東京大學(xué)的教授通過(guò)類星體在頻譜范圍內(nèi)發(fā)出的光波的強(qiáng)度，解決了這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)方法,啟發(fā)了同一領(lǐng)域其他科學(xué)家去解開類星體周圍星際云中含有的那些豐富物質(zhì)設(shè)下的謎。最終，星際云中更多的鐵，推翻原先鐵更多的理論。

吉井和他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這是目前對(duì)第三星族和不穩(wěn)定對(duì)超新星的最清晰的指向。接下來(lái)，他們團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)相似的類星體云，并探索他們是否充當(dāng)這些角色。

雖然這有著巨大規(guī)模的第三星族恒星可能在很久之前就結(jié)束生命了，他們爆炸時(shí)的壯觀只有在同樣遙遠(yuǎn)的地方才能被看見(jiàn)，在那里，他們爆炸演變時(shí)的壯觀就算在當(dāng)?shù)鼐用窬幼〉牡胤揭踩庋劭梢?jiàn)。 研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)，這種對(duì)不穩(wěn)定特征可能會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，所以這些很多年前就死去了的恒星能在那邊的區(qū)域發(fā)現(xiàn)他們?cè)?jīng)留下的證據(jù)。

“我們知道我們現(xiàn)在在尋找的是什么，我們有這門路?！北葼査挂策@樣表態(tài)?！霸诤芫弥坝钪嬖谶@些地方發(fā)生了這些，我們幾乎能肯定那里發(fā)生了這些，我們要做的是找到它們的證據(jù)。這個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果被選入arxiv的論文庫(kù)，并將被發(fā)表于《天體物理學(xué)》雜志。

BY:Robert Lea

FY:E-橘

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