M. Kornmesser/European Southern Observatory艺术家绘制的遥远的CR7星系。科学家称,该星系距离地球129亿光年。
天文学家在周三表示,他们发现了失踪的一代巨型...
天文学家在周三表示,他们发现了失踪的一代巨型恒星,是它们在宇宙大爆炸之后将光照入宇宙,并在永远消失之前,瞬间启动了星球及生命所需要的所有元素的创造。
太阳等现代恒星拥有大量重元素,也就是金属元素,但在宇宙大爆炸之后,构成第一代恒星的元素只有氢、氦和少量锂。
根据计算,此类恒星的质量可能是太阳质量的数百或数千倍,这些形成于宇宙大爆炸后2亿年的恒星猛烈燃烧,迅速消失。它们的爆炸应该向太空喷射了开启一系列热核反应的元素,后续的几代恒星通过热核反应逐渐为宇宙增添氧、碳、铁等元素。
寻找有活动的古老恒星是美国国家航空航天局(NASA)詹姆斯·韦伯太空望远镜的主要任务之一,该望远镜将于2018年发射。普林斯顿大学(Princeton)教授詹姆斯·佩布莱斯(James Peebles)最近表示,发现此类恒星“会是一件非常美妙的事情”,他是现代宇宙学奠基人之一。
在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)即将刊登的一篇论文中,由葡萄牙里斯本大学(University of Lisbon)的戴维·索夫拉尔(David Sobral)、荷兰莱顿天文台(Leiden Observatory)带领的国际天文学家小组表示,他们在最近发现的星系中找到了第一代恒星的识别标志,该星系在宇宙只有大约8亿年历史的时候就出现了。该星系发出的光用了129亿年才到达地球,在此期间,后续的几代恒星施展魔法,让宇宙变得有趣。
作者表示,这个被称为CR7的星系的亮度是之前发现的同期星系的亮度的三倍。该星系里面是一个似乎只包含氢和氦的亮蓝色星云。
索夫拉尔在邮件中称,这是第一个直接证明这些恒星“通过创造重元素,改变宇宙的构成,最终使得我们得以存在”的证据。
在欧洲南方天文台(European Southern Observatory)发表的声明中,他表示,“没有什么比这个更令人激动的了。”
但加州大学圣克鲁斯分校(University of California, Santa Cruz)天文学家加思·伊林沃思(Garth Illingworth)指出,这些恒星在宇宙历史中出现的时间比理论预测的时间要晚得多。伊林沃思在寻找早期星系方面有丰富的经验。
索夫拉尔和他的同事利用南方天文台在智利设置的甚大望远镜(Very Large Telescope)、夏威夷的W·M·凯克天文台(W. M. Keck Observatory)及其他大型望远镜,继续之前寻找由氢组成的发光星云的工作,这些星云可能代表着早期的星系。他们发现了GR7星系——宇宙红移7号(Cosmos Redshift 7)的缩写,得名于追溯宇宙中遥远物体所使用的方法。
在不断膨胀的宇宙中,一个物体越久远,消失的速度就越快,这导致物体发出的光的波长变长,就像救护车呼啸经过后,警报器的音高会逐渐降低。在天文学上,这种延长被称为红移。
索夫拉尔表示,该星系的名称——CR7还受到葡萄牙优秀的足球运动员克里斯蒂亚诺·罗纳尔多(Cristiano Ronaldo)的启发。
在天文学的主要领域,各代恒星的命名都尴尬地遵从历史,是以地球为中心的。太阳等现代恒星拥有充裕的金属元素(比氦重的物质),它们现在被称为第一星族(Population I),主要是因为它们是首批被发现的恒星。它们主要位于银河系(Milky Way)等星系的旋臂和年轻星团中。
但在20世纪中叶,天文学家瓦尔特·巴德(Walter Baade)注意到,该星系的古老星团——比如它的核心星团或球状星团——中的恒星年代更为久远,金属元素更少。他称之为第二星族(Population II)。
有关宇宙起源的大爆炸理论的出现,迫使天文学家认识到,第一代恒星肯定不包含金属元素;它们被称为第三星族(Population III)。
索夫拉尔和他的团队报告称,CR7星系中可能存在第二星族和第三星族的恒星。虽然根据光谱测量,这个蓝色星云不包含金属元素,但该星系剩余部分的颜色与演化程度较高的、构成其大部分质量的恒星一致。他们写道,这说明该星系中的第三星族恒星形成较晚,由该星系129亿年前发出光线时的崭新物质的残余星云发展而成。
索夫拉尔表示,除此之外的唯一解释是,发生了一些惊人的、意想不到的事,天文学家还不知道这种事是否发生过,那就是原始星云越过恒星阶段,直接坍缩为黑洞。他指出,不能排除这种可能性,因为没人真的知道它看上去是什么样子。
利用哈勃太空望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜进一步观察或许有助于这个问题的解决。
纽约时报 DENNIS OVERBYE 翻译:许欣