宇宙中最早的恒星有可能比太阳还大数百倍

天文学家在一颗古老的橙色恒星中，找到了可能是宇宙最初的恒星之一所留下的遗迹。这颗巨大恒星的质量可能是太阳的140倍以上。

这个发现在周四发表于《科学》期刊。数十年来的理论推测都认为最初的恒星中一定有一些的质量非常巨大，但这是天文学家首度获得可能支持这个理论的观测结果。

数十亿年前，当那颗太初恒星发生超新星爆炸时，也将内部物质抛掷到太空中，形成气体云，气体云后来又形成了这一颗橙色恒星。这颗橙色恒星现在距离地球大约1000光年。

知道这些太初恒星的质量或质量的范围很重要，因为这有助于了解最早期的宇宙如何获得光亮，从黑暗而充满气体的空间，成为充满了初生星系与恒星的地方。

「宇宙的黑暗时代如何结束，全要看最初恒星的质量，」美国德州大学奥斯丁分校天文物理学家佛克‧布隆姆（Volker Bromm）说。他认为这次的新发现是「重要的资料点」。

古老的指纹

宇宙最早的恒星诞生于数亿年前的大爆炸之后，当时，氢、氦与暗物质混合形成了充斥在太空中的稀薄粒子雾。不规​​则状的团块暗物质开始塌缩，形成了高密度的气体云，最后爆炸而形成恒星，产生的光芒照亮了宇宙，也为天文学家所说的宇宙「黑暗时代」画下句点。

这些最初的恒星被称为第三星族星（population III stars），其中许多的质量都相对较小，只比太阳大几十倍。但是天文学家相信其中有一些应该比太阳的质量大了数百倍。这些巨星由缓慢塌缩的大型气体云所形成，能量大到足以改变四周环境，协助形成了早期的星系与星团。#p#分页标题#e#

然而，大质量恒星的生命都很短促。经过数百万年后，这些最初的巨星发生壮观的超新星爆炸，威力之强足以摧毁星系。

这些死亡中的恒星抛掷到初生宇宙中的化学元素，在其四周形成了气体云，留下了现在的天文学家可以像指纹一样判读的模式。这些元素有助于让气体云更迅速地冷却并聚集，形成质量较小的第二代恒星，其中有些至今仍存在，科学家可以从中寻找古老的巨星印记。

怪异星球

为了寻找古老巨星的指纹，日本国立天文台的团队在天文学者青木和光带领下，开始寻找金属含量低、质量小的长寿恒星。这些可能是形成于宇宙初期的小恒星，组成物质中不含有无数年来超新星爆炸的抛出物。

「一个金属含量低的恒星清楚地记录了单一次超新星爆炸的产物，」青木和光说。 「我们可以根据这颗恒星的化学丰度，来估算导致它形成的古老恒星的质量。」

换句话说，团队在找寻的是可能带有其第一代恒星祖先印记的第二代恒星。

在团队调查的恒星中，有一颗名为J0018-0939的橙色小恒星格外不同。它的碳、镁与钴含量都很低（这些元素在天文学中都被视为「金属」），但是铁的含量却高得出奇。在正常情形下，这么高的含铁读数就足以把这颗恒星排除在调查范围外了。但是它引起了科学家的好奇。

团队将位于夏威夷的「昴星团望远镜」（Subaru Telescope）对准了这颗恒星，更仔细地研究它的化学组成，并且针对其化学丰度进行了仔细的测量。结果让大家都大开眼界。

「他们冒了个险，结果很值得。」布隆姆说。

接下来，天文团队将这颗恒星的化学指纹，与电脑模拟的各种超新星爆炸产生并抛掷出的化学物做了比较。团队指出，最符合这颗恒星化学组成的爆炸模型，是「不稳定对超新星」，这是一种非常壮观的爆炸，威力可以比今天看得到的超新星大一百倍。#p#分页标题#e#

青木和光说，能够产生「不稳定对超新星」并且产生那么大量的铁的唯一方式，就是有一颗质量至少比太阳大140倍的巨星发生爆炸。

这颗橙色小恒星的化学成分并不完全符合这类爆炸会产生的物质，而麻省理工学院的天文学者安娜‧佛里贝尔（Anna Frebel）也对分析结果有不同意见。但是她同时指出，要模拟尚未被观察到的超新星爆炸是什么情形，困难程度超乎想像。

「我还不太确定自己是否相信这种太初巨星曾经存在过，」佛里贝尔说。她曾经观测到一些其他的第二代恒星，而且这些恒星与J0018-0939一样，也带有宇宙最早恒星的印记。但是那些印记并未显示曾经有一些质量惊人的巨星存在。 「不过，如果这次的观测结果证明是正确的，我会非常兴奋和开心。」她说。