尋找宇宙初生恆星困難重重，但總算找到線索

eric955168

作者 台北天文館 | 發布日期 2022年10月09日 0：00

初生恆星預估約宇宙1億歲時誕生，還不到現在宇宙年1%。第1代恆星天文物理學也稱為恆星族III（按：依金屬豐度比例分類，恆星族I如太陽；恆星族II常見於球狀星團老恆星，金屬含量豐度較少；恆星族III則除氫和氦外，其他金屬豐度更低）。天文物理理論認為，第1代恆星形成時的大質量，導致恆星生命週期走到超新星爆炸時，炸出來的元素會散布星際空間。然幾十年天文學家孜孜不倦搜索，還是沒找到初生恆星存在的直接證據。

發表於《TheAstrophysical Journal》天文物理學期刊的新成果，天文學家使用近紅外光譜儀，於雙子星天文台其一口徑8.1公尺的望遠鏡，觀測數顆已知最遙遠的類星體。藉分析類星體周圍雲氣光譜，發現不尋常組成：含鐵量比太陽多20倍，鎂鐵（Mg／Fe）比例出奇地低。

科學家相信這特徵，是來自第1代恆星以不穩定對超新星（Pair-instability supernova）型態爆炸留下。估計該恆星約太陽質量150～250倍巨型恆星。與其他超新星不同的是，不會原處留下殘骸（如中子星或黑洞），而是將所有物質拋出。因此要找到第1代恆星的方法，第一個是正巧觀測到這類型爆炸事件（遇到可謂極其困難）；第二是利用元素化學特徵，辨別噴到星際空間的物質。但這也是件棘手的工作，因光譜亮度除了代表元素豐度，也含其他物理參數，需仔細校正。

為了尋找大質量恆星族III的存在證明，好幾年前天文學家聚焦銀河系銀暈恆星，嘗試回答難解之謎。這回從類星體光譜元素波長，利用強度估計元素豐度，由東京大學Yuzuru Yoshii和Hiroaki Sameshima與其他共同作者發表：「一個質量約300個太陽質量的恆星，以不穩定對超新星炸出鎂鐵比例，與我們這次觀測類星體的元素分析結果一致」是令人振奮的成果，表示這方法可用於尋找初生恆星。

如今宇宙儘管大質量恆星III不復在，但留在星際空間的物質，可能依舊存在至今。為了更徹底解釋新發現，還需要更多來源的觀測結果，調查是否有相似特徵。若確定這尋找第1代恆星的新工具，我們對宇宙演化的細節更能梳理清晰。