11 月 25 日消息,科技媒體 newscientist 昨日(11 月 24 日)發布博文,報道稱天文學家藉助詹姆斯・韋布空間望遠鏡(JWST),發現早期宇宙星系 GS 3073 中異常高的氮氧比,為尋找宇宙第一代恆星(即「第三星族星」)提供了迄今最確鑿的化學證據。
雖然理論上曾探討過更大質量恆星的可能性,但此前從未有過任何實際觀測證據。然而,南達爾及其團隊利用 JWS 觀測 GS 3073 的遙遠星系後,在其化學信號中發現了異常高含量的氮元素,這為超大質量恆星的存在提供了有力支持。
IT之家註:宇宙第一代恆星,天文學上稱為「第三星族星」(Population III stars),誕生於由氫、氦等原始氣體構成的巨大星雲中。這些恆星的質量極為龐大,可達太陽的數百甚至數千倍。
它們雖然燃燒得極為明亮,但生命卻異常短暫,最終以劇烈的超新星爆發終結,並將內部合成的重元素(天文學中的「金屬」)拋灑到周圍空間。
儘管這些恆星早已消亡,但它們留下的獨特化學印記卻能長久保存在其宿主星系中。理解第三星族星如何創造和散播元素,成為破解 JWST 新發現化學謎團的核心。
為了解開 GS 3073 星系的氮過量之謎,由弗吉尼亞大學的德韋什・南達爾(Devesh Nandal)領導的團隊利用先進的恆星演化模型進行了模擬。
研究團隊追蹤了質量為太陽 1000 至 10000 倍的超大質量第三星族星從誕生到消亡的全過程,分析其在不同核燃燒階段的元素產出。
這項研究首次在紅移 z = 5.55 的水平上,通過化學豐度確鑿地證實了第三星族星對其宿主星系的影響。GS 3073 中獨特的氮元素富集特徵,成為了證明超大質量第三星族星曾經存在的「化學指紋」。
然而,這一結論並非沒有爭議。劍橋大學的羅伯托・馬約利諾(Roberto Maiolino)提出,第三星族恆星理論上應形成於幾乎沒有重元素的「原始環境」中,而 GS 3073 在化學上已是一個相當「成熟」的星系,兩者環境似乎不符。
不過,愛爾蘭梅努斯大學的約翰・里根(John Regan)反駁稱,早期宇宙的觀測本就充滿了各種奇特現象,因此不能因為超大質量恆星「太奇怪」就否定其存在的可能性。