您現在的位置是:首頁 > 人文

跨越129億年時光,距離280億光年,這顆最遠恆星早已爆炸!

由 科學新視界 發表于 人文2022-10-25
簡介現在認為,對於元素週期表中的所有元素,只要是自然界有穩定存在的,那麼都要歸功於這些第二星族的恆星,正是它們帶來的核聚變,超新星爆發以及殘骸中子星的碰撞,才有了今天地球上各種各樣的元素

蜣螂抱糞怎麼讀

跨越129億年時光,距離280億光年,這顆最遠恆星早已爆炸!

今年年初,發表在《自然》雜誌的一篇文章表示,在先前哈勃拍攝的資料中,天文學家發現了迄今為止最遙遠的恆星,它的紅移值比很多類星體還要大得多,達到了驚人的6。2。

6。2的紅移意味著這顆恆星距離我們是如此遙遠,同樣這也意味著它的影像是如此的古老。它先前所在的位置目前距離我們有280億光年。它發出的光花了129億年才到達我們。因此我們看到它所在的時期,其實是大爆炸後9億年的宇宙黎明時期。

跨越129億年時光,距離280億光年,這顆最遠恆星早已爆炸!

如果今天的宇宙是個百歲老人,那麼那時的宇宙還僅僅只是個七歲的孩子。對於這樣一顆誕生於宇宙黎明的恆星,人們稱其為“晨星”。正常情況下,我們是不可能看到這樣一顆恆星的。

因為在這麼遠的距離上,別說是一顆恆星了,即使是千億顆的恆星組成的整個星系,看起來都只是一個不起眼的小亮點。我們把那些“遠古巨獸”稱為類星體,就是因為當時認為,在這個距離上不可能有恆星被我們直接看到。

這些像恆星一樣發光的小亮點,應該是某種高能天體。後來也是因為哈勃拍到了這東西,具有吸積盤和噴流,可以完美套用黑洞模型。因此,對於類星體才有了現在的活動星系盒解釋。話說回來,那這次哈勃是怎麼拍到這樣一顆,不可能被我們看到的恆星呢?

跨越129億年時光,距離280億光年,這顆最遠恆星早已爆炸!

其實要說也是意外,主要靠的還是之前我們經常提到的引力透鏡效應。引力透鏡就像一個巨大的放大鏡,能夠將透鏡背後的景象放大很多倍。這次充當透鏡的,是一個巨大的星系團。但是由於光線被彎曲,被放大的影象也會產生一定的畸變。

原本的一個小亮點兒,在觀測者眼中可能已經變成了一個大大的光芒。比如這次看到的亮點,就是在這樣一段被稱為“日出弧”的巨大弧線上。這條弧線就是這顆晨星所在的星系,被引力透鏡放大和扭曲後的樣子。

在這段日出弧上,科學家發現了好幾個亮點,它們應該都是一顆顆被放大後的獨立恆星。但這顆晨星顯然是這顆恆星中最古老的一顆,屬於宇宙中誕生的早批恆星,甚至有可能是第一批恆星。所以它的組成元素肯定會和今天的恆星有著很大不同,也就是缺少金屬元素。

跨越129億年時光,距離280億光年,這顆最遠恆星早已爆炸!

注意,天文學上通常把除氫和氦以外的元素統稱為金屬元素。這些元素需要透過恆星內部的核聚變,演化末期的超新星爆發,甚至是中子星這樣的恆星殘骸相互碰撞才能形成。所以對於越早的恆星,它的元素組成越單一,這些恆星被稱為“貧金屬星”或“無金屬星”。

尤其是對於後者無金屬星,先前一直僅存在於理論中,並未被直接觀測到。所以這次的發現,可謂是意義重大。目前研究人員對這顆恆星進行了一些大致的推測。它可能是一顆50到100倍太陽質量的大質量恆星,亮度是太陽的幾百萬倍。

如此大的質量,意味著它可能早在形成後的幾百萬年裡,就已經以超新星爆發的形式結束了一生。不過目前這些都還只是不確定的猜測,比如它也極有可能不是一顆恆星,而是像北極星勾陳一這樣由多顆恆星組成的多星系統。哈勃的能力畢竟有限,關於這顆恆星的光譜以及更詳細的資料,還要寄希望於韋伯望遠鏡。

跨越129億年時光,距離280億光年,這顆最遠恆星早已爆炸!

畢竟對於這種高紅移天體,主攻紅外波段的韋伯觀測起來更加得心應手。或許將來韋伯還會發現,比它還要遙遠的古老恆星。說完了最近發現的這顆晨星,順帶簡單介紹下關於恆星基於成分的分類。前面說的無金屬星、貧金屬星,它們分別對應著“第三星族星”和“第二星族星”與之對應的“第一星族星”是富金屬星。

比如說我們的太陽,“星族”這個概念通常用於劃分銀河系內的這些恆星,根據恆星的年齡、元素組成、空間分佈以及運動特徵等,天文學家將銀河系內的恆星劃分成以上三類。其實劃分星族除了看元素組成外,也可以看年齡。

位於第一星族的恆星通常都是年輕的恆星,剛形成不久,原材料主要來源於上代恆星。由於經歷了多代恆星的聚變和超新星爆發,這些恆星內部的金屬含量相對比較高。比如作為自然聚變最終產物的鐵元素,我們太陽內部鐵含量高達為0。16%。

跨越129億年時光,距離280億光年,這顆最遠恆星早已爆炸!

聽起來好像不多,但是考慮到太陽的總質量,其實太陽含有的鐵,要比整個地球的質量還要高几個數量級。而對於太陽這種中等質量恆星來說,如果只靠自己核心的聚變,它是不可能含有鐵元素的。所以從一開始,太陽裡的鐵就只能來源於其他恆星。

這也意味著,像地球這樣的富含金屬的類地行星,通常只會形成第一星族的年輕恆星周圍。對於第二星族的貧金屬星來說,它們內部的金屬含量會少得多,一般形成於宇宙的較早階段。像是球狀星團這種恆星的“養老院”中就經常能見到。

現在認為,對於元素週期表中的所有元素,只要是自然界有穩定存在的,那麼都要歸功於這些第二星族的恆星,正是它們帶來的核聚變,超新星爆發以及殘骸中子星的碰撞,才有了今天地球上各種各樣的元素。

跨越129億年時光,距離280億光年,這顆最遠恆星早已爆炸!

第二星族的貧金屬星現實中我們還能找到,但是第三星族的無金屬星目前只存在於理論。正如剛才所說,對於這些第三星族的恆星,它們形成的時期非常早,是宇宙中出現的第一批恆星。因為這些早期恆星通常個頭非常大,壽命極短。

所以今天在較近距離,比如銀河系內根本找不到。要想看到這些恆星的身影,只能往遠處看。因為越遠的距離,那裡的光發出的越早,有些光甚至需要花100多億年的時間才能到達我們。它們就像是一張張老照片,可以讓我們一睹宇宙黎明時期的景象。

跨越129億年時光,距離280億光年,這顆最遠恆星早已爆炸!

只是這些照片經過了百億年的旅途,已經褪色嚴重,變得幾乎無法辨認。而這正是哈勃繼任者-詹姆斯韋伯望遠鏡所肩負的重任。

想了解更多精彩內容,快來關注科學新視界

推薦文章