宇宙「活化石」現蹤,發現金屬含量創新低的原始恆星

作者 | 發布日期 2025 年 10 月 09 日 13:20 | 分類 天文 , 自然科學 line share Linkedin share follow us in feedly line share
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宇宙「活化石」現蹤,發現金屬含量創新低的原始恆星

在銀河系旁邊的大麥哲倫雲,天文學家發現一顆極古老、化學成分幾乎全由宇宙最初元素構成的恆星,金屬含量極低,可能是迄今已知最接近原始狀態恆星。

在天文學,恆星「純淨度」取決於其金屬豐度(metallicity),這裡的「金屬」並非指日常所說的金、銀、鐵,而是指除了宇宙最原始 2 種元素──氫、氦之外的所有重元素。

宇宙就像在不斷提煉的化學熔爐演化,從只由氫、氦組成的第一代恆星(第三星族星)、金屬量相對少的第二代恆星(第二星族星)到如今富含金屬的第三代恆星(第一星族星),隨著多代超新星爆炸將重元素拋入宇宙,越晚形成的恆星金屬含量越高。

  • 第一代恆星(Population III):大爆炸後誕生的第一批恆星,完全由氫、氦構成,體積極大、壽命短暫,以劇烈超新星爆炸結束生命,並將首批重元素(碳、氧、鐵)拋灑到宇宙。人類至今從未直接觀測到第一代恆星。
  • 第二代恆星(Population II):從被第一代恆星爆炸「污染」的氣體雲中誕生,成分仍以氫、氦為主,但含極微量重元素,如今都是「高齡人士」,若現在還能觀測到,年齡都極大。
  • 第三代恆星(Population I):像我們的太陽,是經歷多代恆星演化後,從富含重元素的環境誕生之年輕恆星。

原始恆星基本上都已死亡,但芝加哥大學天文學家 Alexander Ji 團隊最近從史隆數位巡天(SDSS)數據找到名為 SDSS J0715-7334 的紅巨星,再利用麥哲倫望遠鏡進一步觀測,發現它的金屬豐度空前低,可能是有記錄以來狀態最原始的天體。

詳細光譜和化學分析表明 SDSS J0715-7334 總金屬豐度小於 7.8 x 10 -7 ,比過去紀錄保持者 J1029+1729 的總金屬豐度 1.4 × 10 -6 低約 2 倍,更比當前已知鐵含量最貧乏的恆星 SMSS J0313-6708 低 10 倍。

最與眾不同之處在於 SDSS J0715-7334 除了缺鐵,還幾乎檢測不到碳元素(其他貧鐵恆星仍存在相當數量的碳),研究人員認為,SDSS J0715-7334 可能是極罕見的第二代恆星,形成自第一代恆星爆炸後瀰漫的原始星雲內。

SDSS J0715-7334 就像被封存在時間洪流的「化學化石」,其成分直接反映前代恆星爆炸特性,透過研究這類「子代」恆星,科學家可反向推斷無法被觀測的「親代」恆星質量、爆炸方式及化學產物,為宇宙早期演化、第一代恆星形成、元素起源理論模型提供前所未有證據。

(首圖來源:pixabay

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