260倍太阳质量 发现了第一代超大质量恒星的化学遗迹

 人参与 | 时间:2024-04-17 11:30:11

科技日报记者 陆成宽。倍太

宇宙早期第一代恒星的阳质遗迹质量可以超过太阳质量的100倍。然而,量发量恒遗憾的现第星是,天文学家从未在观察中得到证实。代超大质

这一次,化学中国天文学家发现了这样一颗恒星曾经存在的倍太“实锤”!6月7日,阳质遗迹《自然》在网上发表了中国科学院国家天文台赵刚研究员团队的量发量恒最新研究成果。依靠郭守敬望远镜(LAMOST)获得的现第星大量恒星光谱数据在银河系晕中发现了一颗具有独特化学特性的恒星,其化学元素丰富表明,代超大质恒星的化学形成来自于第一代超新星的爆发,其质量约为260倍。倍太

“这一发现首次证实,阳质遗迹第一代恒星的量发量恒质量可以达到260倍的太阳质量,这是迄今为止最大的第一代恒星,刷新了人们对第一代恒星质量分布的认知,对研究早期宇宙的化学进化和恒星考古学具有重要的科学意义。论文通讯作者赵刚说。

第一代恒星遗迹孕育了第二代恒星艺术想象图。

贫金属星继承了第一代恒星的“化学DNA”。

根据现代宇宙学理论,138亿年前的大爆炸产生了宇宙。在宇宙诞生的一段时间里,到处都是黑暗。直到1亿-2亿年后,第一代古恒星才出现,第一缕曙光照亮了宇宙。

第一代恒星或它们的化学遗迹记录了宇宙中最古老的历史,就像“化石”一样。找到它们对于了解宇宙爆炸后早期发生的故事具有重要意义。“然而,第一代恒星的寿命很短,只存在于遥远的宇宙中,很难直接观察到第一代恒星。论文第一作者邢千帆博士说。

虽然很难直接观察,但已经“死亡”的第一代恒星留下的遗迹为天文学家研究第一代恒星打开了一扇窗。

大爆炸后,宇宙只产生氢、氦和极少量锂。因此,第一代恒星诞生于几乎不含任何金属元素的气体环境中。几百万年后,第一代恒星以剧烈的超新星爆发结束了一生,下一代恒星,即贫金属星,形成在其喷射的物质中。贫金属星继承了其“父母”恒星的“化学DNA”。

因此,银河系考古研究领域的专家长期以来一直致力于通过寻找贫金属星来研究第一代恒星的性质和特征。

理论研究表明,第一代恒星的质量可以超过太阳质量的100倍,但人们还没有发现观测证据。第一代太阳质量通常小于100倍的恒星以核坍缩超新星爆发的形式结束生命;第一代太阳质量为140-260倍的恒星,其核心产生的正负电子会削弱恒星内部的辐射压力,导致恒星坍缩形成特殊的超新星-不稳定的超新星。

第一代超大质量恒星演变成不稳定超新星的艺术展示图。

确认第一代恒星能达到数百倍的太阳质量。

与核坍缩超新星爆发的产物相比,理论预测对不稳定超新星爆发的产物具有非常特殊的化学元素。主要特点是原子序数为奇数的元素含量远小于相邻原子序数为偶数的元素含量,称为“奇偶效应”。

“换句话说,由不稳定超新星爆发的产物演变而成的第二代恒星也将呈现罕见的化学丰度模式,这为寻找第一代超大质量恒星的化学遗迹提供了线索。然而,天文学家以前从未发现过不稳定超新星爆发的观察证据。"邢千帆坦言。

依靠LAMOST的低分辨率光谱和日本的星星团(Subaru)研究人员在望远镜高分辨率光谱数据中发现了一颗化学元素含量极其特殊的恒星。

研究发现,这是已知恒星中钠含量最低的恒星。恒星的元素丰度也显示出强烈的“奇偶效应”。此外,恒星基本上不含锶、钡等中子俘获元素,几乎不受中子俘获过程的影响。

这些化学特征无法通过核坍缩超新星理论模型来解释,但与第一代太阳质量为260倍的不稳定超新星理论计算结果高度一致。

“这意味着我们找到了观察不稳定超新星存在的证据,也证实了第一代恒星的质量可以达到太阳质量的数百倍。赵刚解释说,这一结果对研究第一代恒星的初始质量函数具有重要意义,并将对元素起源、宇宙早期恒星形成和星系化学进化产生深远影响。

对此,《自然》审稿人评论说,这一结果首次为不稳定超新星与银晕恒星化学丰度的联系提供了决定性的关键证据。未来,赵刚团队希望利用LAMOST和中国空间站工程巡逻望远镜,通过分析第一代恒星遗迹,进一步确定恒星的初始质量函数,加深对银河系形成和进化历史的理解,找到更多化学丰度特殊的恒星。

(中国科学院国家天文台供图)。

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