科學家發現了一顆毀滅了早期恒星的超新星

研究小組用一顆131億年前的類星體檢測了第三星族恒星的化學痕迹。

天文學家們發現了一個在宇宙僅僅1000萬歲的氣候就存在的恒星的化學痕迹，這可能是最早的恒星——現在已經爆發演變爲超新星。

這些“一代恒星”，作爲第三星族中的恒星，在一次叫做“泰坦尼克”的超新星爆炸中將他們積聚了一生的化學物質播種往宇宙的各個角落。這些物質參與到了下一代恒星，行星，甚至是我們的人類的形成與演化中。這也意味著，要理解宇宙超過137億年的曆史，我們必須要先理解這些最早的恒星如何用重金屬使宇宙更加豐富。

然而，現在直到，科學家仍無法找到這些遠古恒星，第三星族的直接證據。

一位藝術家根據第三星族會在宇宙大爆炸的一億年後出現找到了它，並對它進行了特寫。

（圖片來源：國際紅外光學天文研究所/美國國家衛生基金會/ 天文學有關研究聯合協會/J.達.希娃/太空引擎）

一群科學家在夏威夷群島用口徑8.1米的雙子星不北座雙筒望遠鏡觀測的時候，發現了一個在黑洞控制下的發出強光的類星系。科學家推測，這些光來自131億年前的宇宙，那是宇宙僅有7億歲的時候。他們除此還發現了一團有獨特化學特性的物質圍繞在周圍，像宇宙中一個巨大的泡泡。

科學家利用現有技術過濾觀測到在星際雲裏面的化學物質，發現了非同一般的高含量的鎂——比太陽中鎂元素的含量多十倍。天文學家們認爲這些星雲的殘片可能的第一代恒星超新星爆發的結果。這些行星的爆炸威力超過太陽的300倍，爆炸後被稱爲不穩定對超新星。

天文科學家迄今爲止已經發現了一顆不穩定組超新星，並總結出這些理論：只有像這種含有太陽在紅巨星狀態下含有的質量的150到250倍的巨恒星才能發生這種劇烈的爆炸。

若要繼續推想這個爆炸，此時恒星中的光黑子光子自發變成負電子，和人們認爲帶正電的對應物——正電子，形成一場向外的輻射場，與恒星本身的重力場相互作用。不過，此作用只在恒星的一生才存在。所以，恒星在生命周期的末期會經曆內部的引力坍縮，它的表層物質被“爆開”，形成了我們今天觀測到的超新星爆發。

A這是一張離我們較近的類星體的圖片，科學家用這張圖來研究第一代恒星。

（圖片來源：國際紅外光學天文研究所/美國國家衛生基金會/ 天文學有關研究聯合協會/J.達.希娃/太空引擎）

從前原始的超新星爆發的地方留下的殘骸是牛頓星系或者是黑洞的形狀，他們已經不再是不穩定對超新星，無論在外觀或是功能上都不是了。但它還在源源不斷的將它擁有的物質以爆炸的規模傳向宇宙。

這其實就意味著這些超新星不會通過觀測星體殘骸被發現，我們現在只能通過兩種方式觀測它們：要麽在他們爆發的時候直接觀測他們，要麽在他們曾經爆發出的物質中尋找遺迹。

“這顆超新星的候選者顯然是一顆第三星族中的不穩定對超新星，在過去，那裏的恒星爆炸之後都不留下一點殘骸。”這項研究計劃的共同參與者及東京天文學家吉井結弦聲明道。“發現這顆不穩定對超新星有著太陽能提供的300倍的鎂或鐵的質量，我感到既高興又不知爲何有些驚訝，因爲我們對對類星體導出的價值的標准界定之低。”

發現第一代恒星的化學遺迹

伴隨著東京天文學家櫻井翔太和聖母大學的天文學家提默西.比爾的合作研究的展開，吉井轉向8.1米口徑的雙子座北望遠鏡進行對第三星族超新星爆炸的迹象進行捕捉。由于他們對元素進行吸收，同時釋放一種特殊波長的光，他們在每次路過星際塵埃雲或者一片新的星球大氣都清晰地留下了他們的“指紋”。像雙子北座望遠鏡中心的光譜儀通過捕捉這些光的痕迹和辨識，科學家能夠從此辨別星際雲的化學元素組成。然而，自從我們證實觀測目標的亮度除了量還取決于等級，判斷元素的量就變得一直很難。

這是一張比太陽大300倍的遙遠行星正在發生超新星爆炸的特寫。（圖片來源：國際紅外光學天文研究所/美國國家衛生基金會/ 天文學有關研究聯合協會/J.達.希娃/太空引擎

東京大學的教授通過類星體在頻譜範圍內發出的光波的強度，解決了這個問題。這個方法,啓發了同一領域其他科學家去解開類星體周圍星際雲中含有的那些豐富物質設下的謎。最終，星際雲中更多的鐵，推翻原先鐵更多的理論。

吉井和他的團隊認爲這是目前對第三星族和不穩定對超新星的最清晰的指向。接下來，他們團隊的目標是發現相似的類星體雲，並探索他們是否充當這些角色。

雖然這有著巨大規模的第三星族恒星可能在很久之前就結束生命了，他們爆炸時的壯觀只有在同樣遙遠的地方才能被看見，在那裏，他們爆炸演變時的壯觀就算在當地居民居住的地方也肉眼可見。 研究團隊推測，這種對不穩定特征可能會持續很長時間，所以這些很多年前就死去了的恒星能在那邊的區域發現他們曾經留下的證據。

“我們知道我們現在在尋找的是什麽，我們有這門路。”比爾斯也這樣表態。“在很久之前宇宙在這些地方發生了這些，我們幾乎能肯定那裏發生了這些，我們要做的是找到它們的證據。這個團隊的研究結果被選入arxiv的論文庫，並將被發表于《天體物理學》雜志。

BY:Robert Lea

FY:E-橘

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