古代银河系恒星包含有关早期宇宙的线索

艺术家对超新星的印象，是恒星爆炸性死亡的能量，大约是正常超新星的十倍。

一个国际天文学家团队发现了银河系中一些最古老的恒星。这些恒星可能包含有关早期宇宙的重要线索，包括表明最初的恒星是如何死亡的。

这些位于银河系中心数十亿年的恒星含有极少量的金属：其中一颗恒星是迄今为止在我们银河系中心发现的金属最贫乏的恒星。这些恒星还包含化学指纹，这些化学指纹表明最早的恒星可能死于壮观的超新星死亡中，而超新星的能量是普通超新星的十倍。今天发表在《自然》杂志上的这项发现可以帮助我们了解宇宙在过去137亿年中发生了多大变化。

几十年来，天文学家一直在试图确定宇宙大爆炸后不久的宇宙状况–了解如何形成第一批恒星和星系对于这一目标至关重要。一些天文学家正在向外寻找数十亿光年远的星系以解开这个谜团，而另一些天文学家正在向内寻找我们银河系的中心。

如果您曾经从黑暗的地方仰望夜空，则可能会看到银河系的中心。我们银河系中有数十亿颗恒星，天文学家对挑选最古老的恒星并了解其化学成分和运动感兴趣。

大爆炸之后不久，宇宙完全只由氢，氦和少量锂组成。所有其他元素，例如我们呼吸的氧气或牙膏中的钠，都是在恒星内部或超新星死亡时产生的。这导致天文学家寻找极贫金属的恒星：具有大量氢但很少有其他元素的恒星。

曾经有人认为，最早的恒星形成于银河系的中心，那里的引力作用最强。但是经过数十年的搜索，天文学家发现，在我们银河系中心的大多数恒星具有相似的金属含量，这些金属含量与离我们更近的恒星相似。尽管银河系中心的恒星比太阳大70亿年，但它们的年龄还不足以了解早期宇宙的状况。

使用澳大利亚和智利的望远镜，天文学家可能已经采取了一种获胜的策略来寻找星系中最古老的恒星。金属含量低的恒星看起来比其他恒星略蓝：这是一个关键的区别，可用于筛选银河系中心的数百万颗恒星。

利用澳大利亚ANU SkyMapper望远镜拍摄的图像，研究小组选择了14,000个有希望的恒星，并用更大的望远镜上的光谱仪进行了更详细的观察。光谱仪很像棱镜，可以分解恒星的光，使天文学家可以进行详细的测量。

他们最好的23名候选人都是金属贫乏的人，这使研究人员在智利阿塔卡马沙漠中使用了更大的望远镜。从这些数据中，研究小组确定了9颗恒星，其金属含量少于太阳中所见数量的千分之一，其中一颗恒星占其数量的千分之一-现在是该中心最贫金属的恒星的破纪录者银河系。

该研究的共同作者之一，剑桥天文研究所的安德鲁·凯西博士说：“如果将太阳下的所有铁压缩到拳头大小，相比之下，其中一些恒星将只包含一个小卵石。”“它们是非常非常不同的恒星。”

但是，仅仅知道这些恒星的金属含量很低还不足以确保它们是在宇宙中很早就形成的。它们可能是在银河系其他区域形成的恒星，它们并不那么密集，而现在它们正穿过中心。为了区分这些可能性，研究人员测量了距离并精确测量了天空中恒星的运动，以预测恒星的运动方式以及过去的位置。

他们发现，虽然有些恒星刚刚通过，但其中有七颗恒星在我们银河系的中心度过了整个生命。计算机模拟表明，像这样的恒星一定是在很早的宇宙中形成的。

凯西说：“我们银河系中央有很多恒星，找到这些稀有恒星真的就像在大海捞针上寻找针。”“但是，如果我们以正确的方式选择这些恒星，就好比烧毁农场并用磁铁清扫针叶一样。”

当银河系中的第一批恒星死亡时，他们在这项最新研究中报道的恒星产生过程中留下了化学特征。这种化学指纹表明，最早的恒星可能死于被称为超新星的壮观死亡中，这种爆炸的能量比普通超新星高十倍。这将使它成为宇宙中最有活力的事物之一，与我们今天看到的恒星爆炸完全不同。

“这项工作证实了我们银河系中心存在着古老的恒星。那些恒星上印有的化学标记告诉我们宇宙中一个完全不可能进入的时代。”凯西说。“宇宙可能在早期就大不相同，但是要知道多少，我们实际上只是发现了更多的恒星：更大的干草堆中的针头更多。”

出版物：L. M. Howes等人，“银河凸起处的宇宙黎明产生的极度金属贫乏的恒星”，《自然》（2015年）； doi：10.1038 / nature15747