金属丰度不足太阳两万分之一，科学家发现最原始恒星！何时形成的

发布者：大夏真兴 2026-4-9 10:07

宇宙中最早的恒星是出现在什么时间？2026年4月，美国卡内基大学与芝加哥大学的天文学家团队联合发布重磅发现，借助斯隆数字巡天第五期数据和智利麦哲伦望远镜观测，锁定了迄今已知最原始的恒星SDSS J0715-7334，这颗红巨星金属丰度不足太阳的0.005%，或者说不到太阳金属丰度的两万分之一，其距地球约8万光年，目前位于银河系内。相关研究成果发表于《自然·天文学》杂志，为人类窥探宇宙早期的恒星演化奥秘打开了全新窗口。

这一发现打破了此前的贫金属星观测纪录，其独特的化学组成更是让天文学家对宇宙初代恒星的形成与演化有了新的思考，而它的形成时间，也成为解开宇宙早期历史的关键密码。

上图中红色五角星为已知最原始恒星

在天文学的研究体系中，恒星的“年龄”与金属丰度紧密相连，这一术语主要用于描述恒星或星际介质的‌化学组成特征‌，特别是用于衡量‌金属丰度。而这一判定标准的背后，则是宇宙从一片混沌到星辰璀璨的演化逻辑。

宇宙第一批恒星与太阳的金属元素丰度对比

宇宙大爆炸之初，空间中只诞生了氢和氦两种基础元素，还有极微量的锂，彼时的宇宙中尚无任何重于氦的元素，而天文学界将所有重于氦的元素统称为“金属”，这些金属元素的诞生，全部源于恒星内部的核聚变与超新星爆发。

宇宙大爆炸数亿年后，第一代恒星也就是第三星族恒星应运而生，它们由纯氢氦气体云坍缩形成，在核心的剧烈核聚变中，一步步淬炼出铁、碳、镁等重元素，当这些大质量的初代恒星走到生命尽头，会以超新星爆发的形式将重元素抛洒到宇宙空间，这些富含新元素的残骸，便成为了第二代恒星诞生的“原料”。

此后每一代恒星的形成，都会在星际介质中积累更多金属元素，因此恒星的金属丰度越低，就意味着它诞生的时间越接近宇宙大爆炸，其原始程度也就越高，这也是天文学家将金属丰度作为恒星诞生年代天然标尺的核心原因。

SDSS J0715-7334正是这样一颗诞生于宇宙早期的第二代恒星，它的金属丰度低至7.8×10⁻⁷，不足太阳的两万分之一，仅为此前最原始恒星纪录保持者的一半，更是已知最贫铁恒星的1/40，这样极致的贫金属特征，让它成为目前人类发现的最接近宇宙初代恒星的天体。

不仅如此，这颗恒星还打破了人们对贫金属星的固有认知，以往发现的低铁恒星大多呈现“贫铁富碳”的特征，而SDSS J0715-7334不仅铁含量极致匮乏，碳元素也异常稀少，这种独特的化学组成，为推断它的形成时间和形成环境提供了关键线索。

通过对其碳、镁、铁等元素相对丰度的分析，天文学家判定，它诞生于一颗质量约为太阳30倍的第三星族恒星超新星爆发后的残余气体中，这颗作为“母体”的初代恒星，在宇宙早期完成了核聚变与超新星爆发的整个生命周期，为SDSS J0715-7334的形成埋下了伏笔。

而碳元素的匮乏则表明，这颗恒星的形成区域存在大量冷却的尘埃，这是早期小质量恒星形成的必要条件，也从侧面印证了它诞生时，宇宙尚处于重元素极度稀缺的早期阶段。

结合宇宙演化的整体时间线与这颗恒星的观测特征，我们可以大致勾勒出它的形成时间脉络。学界普遍认为，宇宙大爆炸发生于约138亿年前，大爆炸后的数亿年，宇宙中诞生了第一批第三星族恒星，这些恒星质量巨大，生命周期却极为短暂，仅几百万年便会以超新星爆发的形式消亡。

而SDSS J0715-7334作为第二代恒星，其形成时间必然晚于它的“母体”——那颗30倍太阳质量的第三星族恒星的诞生与消亡，因此它的形成时间，大概率处于宇宙大爆炸后的1亿年至几亿年之间，这一时间段，正是宇宙从“无金属”的原始状态，向“金属初现”的演化阶段过渡的关键时期。

彼时的宇

宙，星际介质中刚刚被初代恒星的超新星爆发注入少量重元素，还未经历后续恒星世代的金属富集，这也正是SDSS J0715-7334能保持如此低金属丰度的根本原因。

同时，借助欧洲空间局“盖亚”探测器的轨迹追溯，天文学家发现这颗恒星最初诞生于大麦哲伦星云附近，如今却“定居”在银河系，其距离地球约8万光年的距离，让人类在银河系周边就能观测到这颗宇宙早期的“活化石”，也让这一形成时间的推断有了更坚实的观测支撑。

这颗最原始恒星的发现，其意义远不止于刷新一项观测纪录，更在于它为人类研究宇宙早期的恒星形成与演化，提供了一个近乎“完美”的样本。SDSS J0715-7334在银河晕轨道中的远距位置，让它几乎不会受到星际介质的污染，其对流层包络层又能消除扩散沉降效应，这使得它的化学组成能够真实反映宇宙早期的星际环境，成为研究第三星族恒星性质的“干净”样本。

要知道，宇宙中的第一代恒星早已消亡，人类无法直接观测到它们的真实面貌，而通过分析像SDSS J0715-7334这样的第二代贫金属星的化学组成，就能反向追溯初代恒星的质量、演化过程与超新星爆发机制，填补人类对宇宙早期恒星研究的空白。

同时，这颗恒星还是目前第二颗位于“精细结构冷却阈值”以下的恒星，它的发现证实，在这一阈值以下形成低金属恒星，尘埃冷却机制是必要条件，且这一机制在银河系外的星系中同样存在，这一结论打破了人们对恒星冷却机制的地域认知，为理解宇宙早期恒星的形成条件提供了全新的视角。

更重要的是，SDSS J0715-7334的发现，让人类对宇宙的探索从“遥远的边缘”走向了“熟悉的周边”。此前，天文学家研究宇宙早期恒星，大多需要在可观测宇宙的最远边缘寻找金属丰度极低的星系，而这颗恒星诞生于大麦哲伦星云，如今身处银河系周边，这意味着在人类的银河系附近，可能还存在更多这样的原始恒星。

未来，随着观测技术的进步，一旦发现更多此类恒星，天文学家就能将遥远星系的观测结果与银河系周边的原始恒星观测结果相互印证，构建出更完整、更精准的宇宙早期演化图景。

而对这些原始恒星形成时间与演化过程的深入研究，不仅能检验宇宙大爆炸理论与恒星起源理论，更能让人类一步步揭开宇宙从一片氢氦混沌，到星辰遍布、星系林立的神秘面纱。

从宇宙大爆炸的混沌初开，到第一颗恒星的点亮，再到如今银河系的璀璨星河，恒星的演化始终是宇宙历史中最动人的篇章。SDSS J0715-7334这颗距地球8万光年的红巨星，如同一位穿越了百亿年时光的“见证者”，它以极致的贫金属特征，向人类诉说着宇宙早期的故事。