新證據(jù)顯示最早的恒星形成時間比宇宙學模型推測的時間還要早
當我們思考整個宇宙的形成的時候，最大的問題是關于第一批恒星的誕生。據(jù)說恒星是大爆炸一億年后開始出現(xiàn)的，而我們已經(jīng)看到了一些真正的古老的恒星；但是從原始的宇宙中創(chuàng)造這些恒星的過程仍然是一個大謎團。
但是遙遠的宇宙的氣云團給了我們很大的線索。氣云團太遙遠了，以至于云層發(fā)出的光需要130億年才能到達。這意味著我們看到的云與大約8.5億年前宇宙的云是一樣的，僅僅是當前壽命的一點短暫的時間。
這種云看起來與形成較晚的氣體云相似，云中充滿了偽造成恒星的元素，并隨著這些恒星的死亡產(chǎn)生一系列的爆炸。這表明氣體云周圍存在著130億年前已經(jīng)死亡的恒星。
不僅僅是這一代恒星，基于古老的氣體云中大量的化學物質(zhì)，至少有兩代恒星的形成與滅亡才能產(chǎn)生我們看到的化學成分。
這對我們的恒星形成模型來說是一個棘手的問題，并且這完全是偶然發(fā)現(xiàn)的。
馬克斯·普朗克天文研究所的天文學家愛德華多·巴納多斯及其同事正在研究遙遠的具有非常明亮活動核的類星體。當這個研究團隊注意到離我們有130億光年的P183+05類星體發(fā)出的光有些奇怪時，他們決定進一步觀察。
不久后，他明白光中奇怪的信號來自類星體附近的氣體云和塵埃云。經(jīng)過它們，一部分類星體的光被過濾掉了，衰減了一些波長。
因為光的不同波長被不同的元素阻擋，所以這也提供了關于云的組成的一些線索。
“我們確信我們正在觀察的原始氣體是大爆炸之后8.5億年產(chǎn)生的”卡內(nèi)基科學研究所的天文學家邁克爾·勞赫說，“因此我們開始思考這種系統(tǒng)能否仍然保留第一代恒星產(chǎn)生的化學成分。”
很早期的宇宙幾乎是一成不變的。大爆炸之后，大部分的宇宙中充滿了氫氣和氦氣。直到第一批恒星的出現(xiàn)，更多的元素才開始出現(xiàn)。
恒星將它們的核心中的氫熔化成氦，然后將氦熔化成碳，等等。更大質(zhì)量的恒星能夠?qū)⒑诵闹械臍湟恢比刍设F。當這些恒星到達他們生命的盡頭爆炸變成超新星時，這些爆炸的極端條件又會產(chǎn)生更重的元素。
這些元素被新一代的恒星吸收，恒星中的金屬越多，說明該恒星形成的時間越晚。這些特征同樣也能用于分辨恒星中間的星際介質(zhì)的年齡。
這讓我們想到了超古老的氣體云。宇宙學中發(fā)現(xiàn)第一代化學指紋的恒星，即第三星族星。研究團隊認為超古老的氣體云可能有它們。
所以他們根據(jù)從類星體的光中分出的光譜分析了云的金屬性和相對化學性質(zhì)。
正如預期一樣，云的金屬性較低，跟他的年齡一樣。但是沒有證據(jù)說云中豐富的相對化學物質(zhì)是由這些Population III 的恒星造成的。并且la型的超新星的形成一般需要十億年左右，因此前后矛盾。
這對早期的恒星生命周期產(chǎn)生了奇怪的約束，這將成為一個需要解決的有趣的難題。但是還有其他的證據(jù)表明早期的宇宙是一個成熟的地方。比如其中有我們認為不可能如此快速形成的一堆超大質(zhì)量黑洞。
如果這一發(fā)現(xiàn)被證實，可能是時候?qū)τ钪婺Ｐ椭匦略O計了。
與此同時，這個研究團隊還在繼續(xù)搜尋線索。
“令人興奮的是我們能夠在如此早期的 歷史 宇宙測量金屬性和化學特征。但是如果我們想確認第一批恒星的特性我們需要探測更早期的宇宙 歷史 。”巴納多斯說
“對于我們將發(fā)現(xiàn)甚至更遙遠的氣體云我很樂觀，因為這些氣體云可能會幫助我們了解第一批恒星是如何誕生的。”
這項研究將發(fā)表在《天體物理學雜志》上。
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1944年，沃爾特·巴德將銀河系中的恒星劃分為恒星星族。他發(fā)覺更藍的恒星與旋臂有著強烈的聯(lián)系，而在中央凸起星系附近和球狀星團中，黃色恒星占主導地位。根據(jù)這兩個主要的特征將它們劃分為第一星族星和第二星族星，1978年又增加了另一個新的星族星，稱為第三星族星，通常簡稱為星族I星, 星族II星 ，星族III星。
我們可以觀測到在不同的星族種類中它們的恒星光譜存在顯著差異，這些差異在后來被證明是非常重要的，可能與恒星形成、觀測運動學、恒星年齡，甚至與在旋渦星系或橢圓星系中的星系演化有關。這三個簡單的星族種類根據(jù)其化學成分或金屬豐度有效地劃分了恒星。
由定義可知，每一個星族都表現(xiàn)出金屬含量下降、恒星年齡增加的趨勢。因此，宇宙中的第一顆恒星（金屬含量很低）被認為是星族III星，古老的恒星（金屬含量低）被認為是星族II星，年輕的恒星（高金屬豐度）為星族I星。
作者: sciencealert
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