第一代恒星改变了宇宙。在它们的核心内,简单的氢和氦融合成彩虹般的元素。当这些恒星亡时,它们会爆炸并将这些新元素发送到宇宙中。你血管中流动的铁、牙齿中的钙以及为你的思想提供动力的钠都诞生于一颗去已久的恒星的心脏。
没有人能够找到任何第一代恒星,但科学家们宣布了一项独特的发现:第二代恒星最初形成于与我们不同的星系。
芝加哥大学博士后研究员、宣布这一发现的论文的第一作者阿尼鲁德·奇蒂(AnirudhChiti)说:“这颗恒星为了解我们以外的星系中非常早期的元素形成过程提供了一个独特的窗口。”“我们已经了解了银河系中这些被第一批恒星化学物质丰富的恒星的样子,但我们还不知道其中一些特征是否是独一无二的,或者其他星系中是否也发生过类似的情况”。
“大海捞”
奇蒂专门研究恒星考古学:重建最早几代恒星如何改变宇宙。“我们想了解第一批恒星的特性是什么,以及它们产生的元素是什么,”奇蒂说。
但目前还没有人能够直接看到这些第一代恒星(如果宇宙中还存在的话)。相反,奇蒂和他的同事们寻找的是从第一代的灰烬中形成的恒星。
这是一项艰苦的工作,因为即使是第二代恒星现在也非常古老和罕见。宇宙中的大多数恒星,包括我们自己的太阳,都是数十到数千代的结果,每次都积累了越来越多的重元素。
“银河系中可能不到十万颗恒星中就有一颗是第二代恒星,”他说。“你真是大海捞。”
但获得宇宙过去的样子的快照是值得的。“在它们的外层,这些恒星保留了它们形成位置附近的元素,”他解释道。“如果你能找到一颗非常古老的恒星并获得它的化学成分,你就能了解数十亿年前该恒星形成的宇宙的化学成分是什么样的。”
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一个有趣的奇怪现象
在这项研究中,奇蒂和他的同事将望远镜瞄准了一个不寻常的目标:构成大麦哲伦星云的恒星。
大麦哲伦星云是南半球肉眼可见的明亮恒星带。我们现在认为它曾经是一个独立的星系,在几十亿年前被银河系引力捕获。这使得它特别有趣,因为它最古老的恒星是在银河系之外形成的,这让天文学家有机会了解早期宇宙的条件是否看起来都相同,或者在其他地方是否有所不同。
科学家们在大麦哲伦云中寻找这些特别古老恒星的证据,并首先利用欧洲航天局的盖亚卫星和智利的麦哲伦望远镜对其中的十颗进行了编目。
其中一位明星立刻就成为了一个怪人。它所含的重元素比大麦哲伦星云中迄今为止发现的任何其他恒星都要少得多。这意味着它可能是在第一代恒星形成之后形成的,因此在恒星的反复诞生和亡过程中,它尚未积累出更重的元素。
在绘制出它的元素图后,科学家们惊讶地发现,与我们在银河系恒星中看到的相比,它的碳含量比铁少得多。
“这非常有趣,它表明也许最早一代的碳增强,正如我们在银河系中看到的那样,并不是普遍存在的,”奇蒂说。“我们必须做进一步的研究,但这表明各地之间存在差异。
“我认为我们正在描绘不同环境下早期元素富集过程的情况,”他说。
他们的发现也证实了其他研究,这些研究表明,与银河系相比,大麦哲伦星云早期产生的恒星要少得多。
奇蒂目前正在领导一项成像计划,绘制南部天空的大部分地图,以寻找最早的恒星。“这一发现表明,如果我们仔细观察的话,大麦哲伦星云中应该有很多这样的恒星,”他说。“能够开启大麦哲伦星云的恒星考古学,并能够如此详细地绘制出第一批恒星如何在不同区域以化学方式丰富宇宙,真是令人兴奋。”