跨越129亿年时光距离280亿光年这颗最远恒星早已爆炸

发布者：春天来临 2023-7-13 19:27

今年初，《自然》杂志上发表了一篇引人注目的文章，揭示了迄今为止发现的最遥远恒星。根据先前由哈勃望远镜拍摄的数据，天文学家发现了一个红移值为6.2的恒星，这个数值比许多类星体还要大得多。红移值6.2意味着这颗恒星距离我们极其遥远，同时也意味着它的光线是如此古老。这颗恒星的位置距离我们约280亿光年，它发出的光线历经了129亿年才抵达我们的眼睛。人们所看到的是这颗恒星的昔日，那是大爆炸发生后的90亿年，宇宙黎明时期。

如果将今天的宇宙比作一个百岁的老人，那个时候的宇宙仅仅相当于一个七岁的孩子。这颗诞生于宇宙黎明时期的恒星被人们称为"晨星"。通常情况下，我们是无法看到这样一颗恒星的存在的。

在如此遥远的距离上，即使是由千亿颗恒星组成的整个星系，在人们看来也只是一个微不足道的光点。我们将这些"远古巨兽"称为类星体，当时人们认为在如此遥远的距离上是不可能直接看到恒星的存在。

这些类星体看起来像恒星一样发光的小亮点，实际上是一种高能天体。后来，通过哈勃望远镜的观测，这些类星体显示出了吸积盘和喷流的特征，这与黑洞模型完美契合。对于类星体的活动星系盒解释得以确立。哈勃望远镜又是如何偶然拍摄到这样一颗无法被直接看到的恒星的呢？

实际上，这归功于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多倍。这次担任透镜角色的是一个巨大的星系团。由于光线的弯曲，被放大的图像也会发生一定的畸变。

原本只是一个小亮点，在观测者眼中可能变成一个巨大的光芒。例如，这次发现的亮点正位于一个被称为"日出弧"的巨大弧线上。这条弧线实际上是晨星所在星系被引力透镜放大和扭曲后的样子。

在这段日出弧上，科学家发现了几个亮点，它们应该是被放大后的独立恒星。晨星显然是其中最古老的一颗，属于宇宙中诞生早期的恒星，甚至可能是最早的一批恒星。它的组成元素肯定与今天的恒星有很大的差异，也就是缺乏金属元素。

在天文学中，除了氢和氦，我们通常将其他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、恒星演化末期的超新星爆发，甚至是中子星等恒星残骸的碰撞才能形成。越早期的恒星，其元素组成就越单一，这些恒星被称为"贫金属星"或"无金属星"。

尤其是对于无金属星，先前只存在于理论中，并未直接观测到。这次的发现具有重要意义。目前，研究人员对这颗恒星进行了初步的推测。它可能是质量为太阳质量的50到100倍的大质量恒星，其亮度是太阳的几百万倍。

如此巨大的质量意味着它可能在形成后的几百万年内，以超新星爆发的方式结束了生命。然而，目前这些只是不确定的猜测，它也有可能不是单一的恒星，而是类似北极星勾陈一那样由多颗恒星组成的多星系统。毕竟，哈勃望远镜的能力是有限的，对于晨星的光谱和更详细的数据，我们还需要依靠詹姆斯韦伯望远镜。

韦伯望远镜专注于红外波段的观测，对于这种高红移的天体更加得心应手。或许，未来韦伯望远镜还将发现比晨星更遥远的古老恒星。说完了最近发现的晨星，我们简单介绍一下基于成分对恒星进行分类的概念。刚才提到的无金属星和贫金属星，分别对应于"第三星族"和"第二星族"，而与之相对应的是"第一星族"，即富含金属的星星。

在天文学中，"星族"这个概念通常用于对银河系内的恒星进行分类。根据恒星的年龄、成分、空间分布和运动特征等方面的特征，天文学家将银河系中的恒星分为这三类。实际上，划分星族的依据除了成分外，还可以考虑年龄。

位于第一星族的恒星通常年轻，刚形成不久，其原始物质主要来自前一代恒星。由于经历了多次核聚变和超新星爆发，这些恒星内部的金属含量相对较高。例如，作为核聚变的最终产物，太阳内部的铁含量达到了0.16%。

听起来可能不多，但考虑到太阳的总质量，太阳所含的铁量比整个地球的质量还要大几个数量级。对于中等质量的恒星如太阳来说，仅依靠自身核心的聚变是无法产生铁元素的。从一开始太阳内的铁元素就来自其他恒星。

这也意味着像地球这样富含金属的类地行星通常只形成在第一星族年轻恒星的周围。对于第二星族的贫金属星来说，其内部金属含量要低得多，通常形成于宇宙的早期阶段。例如，球状星团中经常可以找到这种恒星的"养老院"。

现在认为，元素周期表中的所有元素只要是自然界中稳定存在的，都归功于第二星族的恒星。正是这些恒星的核聚变、超新星爆发以及残骸中子星的碰撞，创造了今天地球上各种各样的元素。