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(資料圖片)

北京日報客戶端 | 記者 劉蘇雅

天文學家對恒星的“考古”有了新進展。中國科學院國家天文臺研究員趙剛帶領(lǐng)國際團隊，發(fā)現(xiàn)了目前觀測到的最古老的一顆恒星——組成它的物質(zhì)源自第一代超大質(zhì)量恒星演化后坍縮形成的對不穩(wěn)定超新星（PISN）。此前，這種特殊超新星僅被理論研究預言，現(xiàn)在終于第一次取得了觀測證據(jù)。6月7日，相關(guān)研究成果在《自然》雜志在線發(fā)表。

第一代超大質(zhì)量恒星演化成為對不穩(wěn)定超新星的藝術(shù)展示圖。對不穩(wěn)定超新星將富含多種元素的物質(zhì)拋射到星際介質(zhì)中，并以此形成下一代恒星。（中科院國家天文臺供圖）

太陽是我們最熟悉的恒星，它是一顆年輕的富金屬恒星。而早在宇宙大爆炸后，曾誕生了一批僅含有氫、氦和少量的鋰元素的第一代恒星。此前的科學研究發(fā)現(xiàn)，如果第一代恒星質(zhì)量超過太陽的8倍，便會在形成數(shù)百萬年后爆炸演化為超新星，爆炸后的物質(zhì)含有更豐富的元素，為第二代恒星的形成提供了原料。

中科院國家天文臺副研究員邢千帆將化學組成比作恒星的“基因”，從古老的第一代恒星到年輕的太陽，隨著恒星內(nèi)核不斷發(fā)生核聚變，恒星中的元素既有傳承，也逐代豐富。巡天望遠鏡的光譜分析，能夠“看”到特定恒星的元素含量。通過我國郭守敬望遠鏡（LAMOST）低分辨率光譜和日本昴星團（Subaru）望遠鏡高分辨率光譜數(shù)據(jù)，科研團隊發(fā)現(xiàn)了一顆化學元素極為特殊的恒星——LAMOST J1010+2358。

找到這顆星的過程可謂是“大海撈針”。趙剛表示，作為世界上首個發(fā)布光譜數(shù)突破2000萬條的巡天項目，郭守敬望遠鏡為科研人員提供了豐富的科研素材。科研團隊先從中篩選出5000多顆鎂元素含量低的恒星，又利用昴星團望遠鏡確定鈉、鎳、鐵等元素的豐度，最終選出了最獨特的一顆。

“它的特點極為突出，具有目前已知恒星中最低的鈉含量，錳、鈷等元素含量也很低。和其他恒星放在一個坐標系里對比，它明顯是個‘異類’。”邢千帆說，常見的第一代恒星化學遺跡是國際上曾發(fā)現(xiàn)的核坍縮超新星，由質(zhì)量相當于100個太陽及以下的第一代恒星坍縮形成。但這顆星所含原子序數(shù)為奇數(shù)的元素含量，遠低于相鄰的原子序數(shù)為偶數(shù)的元素含量，即表現(xiàn)出“奇偶效應”，“這一觀測結(jié)果無法通過核坍縮超新星理論模型解釋，卻與對不穩(wěn)定超新星的理論計算結(jié)果高度吻合。”

一個歷史性的突破就此誕生。邢千帆表示，此前僅存在于理論假設中的對不穩(wěn)定超新星，終于有了觀測證據(jù)。“我們很難直接觀測到第一代恒星，這次發(fā)現(xiàn)的對不穩(wěn)定超新星，就是目前人類發(fā)現(xiàn)的最久遠的超新星爆發(fā)。根據(jù)計算，它的前身星是個‘大胖子’，體重達到了260倍太陽質(zhì)量。”

為何要苦苦尋找恒星的“祖先”？邢千帆給出了一個浪漫的答案：“我們想要知道，恒星故事的開始是怎樣的。”第一代恒星發(fā)出照亮宇宙的第一縷光，也是宇宙金屬元素的最初來源，推動了宇宙的演化。后續(xù)，科研團隊還會繼續(xù)開展探索，結(jié)合郭守敬望遠鏡的數(shù)據(jù)庫擴大恒星樣本的環(huán)境跨度，為恒星的形成與演化繪就更完整的圖像。

本次研究中，郭守敬望遠鏡與昴星團望遠鏡默契配合。郭守敬望遠鏡能對恒星開展“人口普查”，今年9月它還將啟動第三期光譜巡天，獲取更多的光譜數(shù)據(jù)；昴星團望遠鏡則能清晰觀測元素分布的模式。北京航空航天大學教授梶野敏貴曾就職于東京大學與日本國立天文臺，他與LAMOST研究團隊有十余年的合作與交流，“郭守敬望遠鏡與昴星團望遠鏡合作小組已然站在了國際天文界光譜觀測領(lǐng)域的前沿，期待亞洲天文學家能夠取得更多的重大發(fā)現(xiàn)，讓我們深刻理解世界和我們身體里的原子核是在何時、何地、以何種方式合成的，它們在宇宙演化中又起到了怎樣的關(guān)鍵作用。”

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