早期宇宙質量達太陽 1 萬倍的巨無霸恆星，統治古老球狀星團化學豐度

球狀星團是已知最古老的恆星家園，多數年齡都超過 100 億年，內部包含數十萬到數百萬顆恆星。近日，一項新模型解釋宇宙初期曾存在巨大的超大質量恆星（EMS），質量逾太陽 1,000～10,000 倍，它們主宰古老球狀星團形成和演化，並在宇宙第一批星系​​形成過程發揮關鍵作用。

早期宇宙物質組成與現今大不相同，彼時以氫、氦為主、幾乎沒有更重的元素。宇宙誕生數億年後，聚集的氣體雲冷卻效率極高，開始形成遠比現代恆星更巨大的恆星，質量可達太陽數千～上萬倍。

而年齡通常達 120～130 億年的球狀星團（GC）是宇宙最早形成系統之一，但星團內恆星常表現出不尋常化學模式，比如氦、氮、氧、鈉、鎂、鋁，幾十年來，這些異常一直困擾著天文學家。

這暗示星團形成時發生複雜化學過程，「污染物」來源可能涉及極熱恆星物質。

根據新恆星形成模型，湍流氣體在最大質量星團中會自然形成質量落在太陽 1,000～10,000 倍的超大質量恆星（EMS），它們釋放富含高溫氫燃燒產物的強大恆星風並與周圍原始氣體混合，形成化學性質各不相同的恆星。

研究人員提出韋伯太空望遠鏡曾發現的富氮星系，很可能就是星系形成早期階段受富含超大質量恆星的球狀星團影響。

這些超巨大恆星進入演化末期後，可能坍縮為質量超過太陽 100 倍的中等質量黑洞，有機會透過重力波訊號探測，該研究提供了連接恆星形成物理學、星團演化的統一框架，巨無霸恆星不只是早期星系形成關鍵驅動因素，還豐富球狀星團化學元素，並催生第一批黑洞。

新論文發表在《皇家天文學會月刊》。

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（首圖來源：pixabay）