2023-06-07 第一代超大质量恒星遗迹被发现
北京日报客户端 | 记者 刘苏雅
天文学家对恒星的“考古”有了新进展。中国科学院国家天文台研究员赵刚带领国际团队，发现了目前观测到的最古老的一颗恒星——组成它的物质源自第一代超大质量恒星演化后坍缩形成的对不稳定超新星（PISN）。此前，这种特殊超新星仅被理论研究预言，现在终于第一次取得了观测证据。6月7日，相关研究成果在《自然》杂志在线发表。
第一代超大质量恒星演化成为对不稳定超新星的艺//www.czybx.com术展示图。对不稳定超新星将富含多种元素的物质抛射到星际介质中，并以此形成下一代恒星。（中科院国家天文台供图）
太阳是我们最熟悉的恒星，它是一颗年轻的富金属恒星。而早在宇宙大爆炸后，曾诞生了一批仅含有氢、氦和少量的锂元素的第一代恒星。此前的科学研究发现，如果第一代恒星质量超过太阳的8倍，便会在形成数百万年后爆炸演化为超新星，爆炸后的物质含有更丰富的元素，为第二代恒星的形成提供了原料。
中科院国家天文台副研究员邢千帆将化学组成比作恒星的“基因”，从古老的第一代恒星到年轻的太阳，随着恒星内核不断发生核聚变，恒星中的元素既有传承，也逐代丰富。巡天望远镜的光谱分析，能够“看”到特定恒星的元素含量。通过我国郭守敬望远镜（LAMOST）低分辨率光谱和日本昴星团（Subaru）望远镜高分辨率光谱数据，科研团队发现了一颗化学元素极为特www.czybx.com殊的恒星——LAMOST J1010+2358。
找到这颗星的过程可谓是“大海捞针”。赵刚表示，作为世界上首个发布光谱数突破2000万条的巡天项目，郭守敬望远镜为科研人员www.czybx.com提供了白熊资讯网丰富的科研素材。科研团队先从中筛选出5000多颗镁元素含量低的恒星，又利用昴星团望远镜确定钠、镍、铁等元素的丰度，最终选出了最独特的一颗。
“它的特点极为突出，具有目前已知恒星中最低的钠含量，锰、钴等元素含量也很低。和其他恒星放在一个坐标系里对比，它明显是个‘异类’。”邢千帆说，常见的第一代恒星化学遗迹是国际上曾发现的核坍缩超新星，由质量相当于100个太阳及以下的第一代恒星坍缩形成。但这颗星所含原子序数为奇数的元素含量，远低于相邻的原子序数为偶数的元素含量，即表现出“奇偶效应”，“这一观测结果无法通过核坍缩超新星理论模型解释，却与对不稳定超新星的理论计算结果高度吻合。”
一个历史性的突破就此诞生。邢千帆表示，此前仅存在于理论假设中的对不稳定超新星，终于有了观测证据。“我们很难直接观测到第一代恒星，这次发现的对不稳定超新星，就是目前人类发现的最久远的超新星爆发。根据计算，它的前身星是个‘大胖子’，体重达到了260倍太阳质量。”
为何要苦苦寻找恒星的“祖先”？邢千帆给出了一个浪漫的答案：“我们想要知道，恒星故事的开始是怎样的。”第一代恒星发出照亮宇宙的第一缕光，也是宇宙金属元素的最初来源，推动了宇宙的演化。后续，科研团队还会继续开展探索，结合郭守敬望远镜的数据库扩大恒星样本的环境跨度，为恒星的形成与演化绘就更完整的图像。
本次研究中，郭守敬望远镜与昴星团望远镜默契配合。郭守敬望远镜能对恒星开展“人口普查”，今年9月它还将启动第三期光谱巡天，获取更多的光谱数据；//www.czybx.com昴星团望远镜则能清晰观测元素分布的模式。北京航空航天大学教授梶野敏贵曾就职于东京大学与日本国立天文台，他与LAMOST研究团队有十余年的合作与交流，“郭守敬望远镜与昴星团望远镜合作小组已然站在了国际天文界光谱观测领域的前沿，期待亚洲天文学家能够取得更多的重大发现，让我们深刻理解世界和我们身体里的原子核是在何时、何地、以何种方式合成的，它们在宇宙演化中又起到了怎样的关键作用。”
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