韦伯发现上古第一代恒星行踪：它们藏在这个星系里

2024年03月09日07:45:28 科学 1508

韦伯望远镜发现宇宙第一代恒星的间接证据。

GN-z11位于大熊座。NASA / ESA / CSA

上古的第一代恒星可能已经找到，它们藏在距地球最远的星系里。

这个编号为GN-z11的星系最早是哈勃太空望远镜于2015年发现的，且已被反复研究。整个星系的红移值为10.6。对于这样遥远的星系来说，用多久以前来描述似乎比用距离地球多远更合适。GN-z11存在于宇宙大爆炸后仅4.3亿年的时空中。

GN-z11是红移值相近的星系中最明亮的一个。类似星系中有许多比星系演化模型的预言要亮，而星系演化模型的基础是宇宙学标准模型。

以英国剑桥大学Roberto Maiolino为首的一批天文学家，借助詹姆斯・韦伯太空望远镜的近红外相机和近红外分光仪对GN-z11进行了探测，结果发现了第一代恒星——也就是第三族恒星存在的证据；与此同时人们还发现那里有一个正在通过吞噬大量物质以惊人的高速增大的超大质量黑洞。

天文学家根据内部重元素（金属元素）的浓度，将恒星分为三个族群。第一个族群形成于最近五六十亿年间，它们内部的重元素浓度最高。我们的太阳就属于这个族群。第二个族群是太阳这一代恒星的上一辈，内部的重元素浓度低一些。这些恒星在银河系中分布在最古老的区域内。而第三个族群也就是宇宙诞生后形成的第一代恒星，一直以来都只是纯粹的假想。

第一代恒星是从几乎纯粹的氢云中诞生的。由于没有上一代恒星，它们几乎不包含任何重元素。它们是由纯氢纯氦构成的巨大等离子气团。这些恒星极端明亮，也极端巨大。它们的质量至少相当于几百个太阳。

韦伯望远镜在GN-z11的外缘观测到了一个神秘的电离氦气团。而这被认为是星系内存在第一代恒星的间接证据。

研究人员表示，仅包含氦表明这个气团相当原始。而这种情形和理论对第一代恒星诞生环境的预言十分吻合。

这些氦被来源不明的大量紫外线电离。产生这些紫外线的，理论上只可能是第一代恒星。研究人员表示，这些氦有可能就是这些恒星形成后遗留下来的物质，电离这些氦所需的紫外线量，需要质量总和大约相当于60万个太阳那么多的恒星才能提供，而这些恒星的亮度总和可以达到太阳的20万亿倍。这也表明，像GN-z11这样的遥远星系比现代星系更适于孕育大质量恒星。

除了发现存在第一代恒星的间接证据，研究人员还发现GN-z11中心可能有一个质量相当于200万个太阳的超大质量黑洞。

研究人员发现这个黑洞的吸积盘正在产生强大的辐射，并且还在黑洞附近检测到了电离的化学元素。这个黑洞是迄今为止人类发现的最遥远的超大质量黑洞，它周围的吸积盘非常致密非常炽热，也相当明亮。正是这个原因，再加上包含第一代恒星，才使GN-z11变得如此明亮。