跨越129亿年时光,距离280亿光年,这颗最远恒星早已爆炸!

发布时间:2025-05-25    来源:纵览网

发表在《自然》杂志的一篇文章表示,在先前哈勃拍摄的数据中,天文学家发现了迄今为止最遥远的恒星,它的红移值比很多类星体还要大得多,达到了惊人的6.2。

6.2的红移意味着这颗恒星距离我们是如此遥远,同样这也意味着它的影像是如此的古老。它先前所在的位置目前距离我们有280亿光年。它发出的光花了129亿年才到达我们。因此我们看到它所在的时期,其实是大爆炸后9亿年的宇宙黎明时期。

如果今天的宇宙是个百岁老人,那么那时的宇宙还仅仅只是个七岁的孩子。对于这样一颗诞生于宇宙黎明的恒星,人们称其为“晨星”。正常情况下,我们是不可能看到这样一颗恒星的。

因为在这么远的距离上,别说是一颗恒星了,即使是千亿颗的恒星组成的整个星系,看起来都只是一个不起眼的小亮点。我们把那些“远古巨兽”称为类星体,就是因为当时认为,在这个距离上不可能有恒星被我们直接看到。

这些像恒星一样发光的小亮点,应该是某种高能天体。后来也是因为哈勃拍到了这东西,具有吸积盘和喷流,可以完美套用黑洞模型。因此,对于类星体才有了现在的活动星系盒解释。话说回来,那这次哈勃是怎么拍到这样一颗,不可能被我们看到的恒星呢?

其实要说也是意外,主要靠的还是之前我们经常提到的引力透镜效应。引力透镜就像一个巨大的放大镜,能够将透镜背后的景象放大很多倍。这次充当透镜的,是一个巨大的星系团。但是由于光线被弯曲,被放大的图像也会产生一定的畸变。

原本的一个小亮点儿,在观测者眼中可能已经变成了一个大大的光芒。比如这次看到的亮点,就是在这样一段被称为“日出弧”的巨大弧线上。这条弧线就是这颗晨星所在的星系,被引力透镜放大和扭曲后的样子。

在这段日出弧上,科学家发现了好几个亮点,它们应该都是一颗颗被放大后的独立恒星。但这颗晨星显然是这颗恒星中最古老的一颗,属于宇宙中诞生的早批恒星,甚至有可能是第一批恒星。所以它的组成元素肯定会和今天的恒星有着很大不同,也就是缺少金属元素。

注意,天文学上通常把除氢和氦以外的元素统称为金属元素。这些元素需要通过恒星内部的核聚变,演化末期的超新星爆发,甚至是中子星这样的恒星残骸相互碰撞才能形成。所以对于越早的恒星,它的元素组成越单一,这些恒星被称为“贫金属星”或“无金属星”。

尤其是对于后者无金属星,先前一直仅存在于理论中,并未被直接观测到。所以这次的发现,可谓是意义重大。目前研究人员对这颗恒星进行了一些大致的推测。它可能是一颗50到100倍太阳质量的大质量恒星,亮度是太阳的几百万倍。

如此大的质量,意味着它可能早在形成后的几百万年里,就已经以超新星爆发的形式结束了一生。不过目前这些都还只是不确定的猜测,比如它也极有可能不是一颗恒星,而是像北极星勾陈一这样由多颗恒星组成的多星系统。哈勃的能力毕竟有限,关于这颗恒星的光谱以及更详细的数据,还要寄希望于韦伯望远镜。

毕竟对于这种高红移天体,主攻红外波段的韦伯观测起来更加得心应手。或许将来韦伯还会发现,比它还要遥远的古老恒星。说完了最近发现的这颗晨星,顺带简单介绍下关于恒星基于成分的分类。前面说的无金属星、贫金属星,它们分别对应着“第三星族星”和“第二星族星”与之对应的“第一星族星”是富金属星。

比如说我们的太阳,“星族”这个概念通常用于划分银河系内的这些恒星,根据恒星的年龄、元素组成、空间分布以及运动特征等,天文学家将银河系内的恒星划分成以上三类。其实划分星族除了看元素组成外,也可以看年龄。

位于第一星族的恒星通常都是年轻的恒星,刚形成不久,原材料主要来源于上代恒星。由于经历了多代恒星的聚变和超新星爆发,这些恒星内部的金属含量相对比较高。比如作为自然聚变最终产物的铁元素,我们太阳内部铁含量高达为0.16%。

听起来好像不多,但是考虑到太阳的总质量,其实太阳含有的铁,要比整个地球的质量还要高几个数量级。而对于太阳这种中等质量恒星来说,如果只靠自己核心的聚变,它是不可能含有铁元素的。所以从一开始,太阳里的铁就只能来源于其他恒星。

这也意味着,像地球这样的富含金属的类地行星,通常只会形成第一星族的年轻恒星周围。对于第二星族的贫金属星来说,它们内部的金属含量会少得多,一般形成于宇宙的较早阶段。像是球状星团这种恒星的“养老院”中就经常能见到。

现在认为,对于元素周期表中的所有元素,只要是自然界有稳定存在的,那么都要归功于这些第二星族的恒星,正是它们带来的核聚变,超新星爆发以及残骸中子星的碰撞,才有了今天地球上各种各样的元素。

第二星族的贫金属星现实中我们还能找到,但是第三星族的无金属星目前只存在于理论。正如刚才所说,对于这些第三星族的恒星,它们形成的时期非常早,是宇宙中出现的第一批恒星。因为这些早期恒星通常个头非常大,寿命极短。

所以今天在较近距离,比如银河系内根本找不到。要想看到这些恒星的身影,只能往远处看。因为越远的距离,那里的光发出的越早,有些光甚至需要花100多亿年的时间才能到达我们。它们就像是一张张老照片,可以让我们一睹宇宙黎明时期的景象。

只是这些照片经过了百亿年的旅途,已经褪色严重,变得几乎无法辨认。而这正是哈勃继任者-詹姆斯韦伯望远镜所肩负的重任。


作者:纵览

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