天文學家發現銀河系中最古老恆星

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【博科園-科學科普】根據現代宇宙學理論，宇宙開始於一個大爆炸的大爆炸事件。這發生在大約138億年前，隨後是一段時間的擴張和冷卻。在這段時間裡第一個氫原子形成為質子和電子結合，物理學的基本力誕生了。然後在大爆炸後約1億年後，第一批恆星和星系開始形成。第一批恆星的形成也使得以創造更重的元素，從而形成了我們所知道的行星和所有生命。然而直到現在，這一過程是如何以及何時發生的，在很大程度上是理論性的，因為天文學家不知道我們星系中最古老的恆星是在哪裡被發現的。

最近的一項研究發現了銀河系的第一顆（最古老）恆星。圖片版權： Gabriel Pérez, SMM (IAC)

但是多虧了西班牙天文學家小組的一項新研究，才發現了銀河系中最古老的恆星。這項研究名為「J0815+4729:一顆在銀河系光暈中發現的化學原始矮星，與Gran望遠鏡的Canarias觀測到」，最近發表在《天體物理學雜誌快報》上。該研究小組的成員包括來自拉古那大學和西班牙國家研究委員會(CSIC)的成員。

這顆恆星距離太陽約7500光年，在銀河系的光暈中發現了猞猁星座。

被稱為J0815 + 4729,這顆恆星仍在其主要序列和低質量,(約0.7倍太陽質量),儘管該研究小組估計,它的表面溫度大約是400度溫度6215 K(5942°C;10727°F)相比,5778 K(10727°C;9940°F)。研究小組正在尋找一顆有金屬含量的恆星，這表明它在很長一段時間內都處於主要的序列中。研究小組首先從斯隆數字天空測量- iii重子振蕩光譜調查(SDSS-III/BOSS)中選擇了J0815+4729，然後進行了後續的光譜研究以確定其組成(以及它的年齡)。

銀河系的印象概念圖。圖平版權：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

這樣做是利用中間色散攝譜儀和成像系統(ISIS)威廉·赫歇爾望遠鏡(說)和光學系統成像和low-intermediate-Resolution綜合光譜(奧西里斯)格蘭Telescopio德加(GTC),兩者都是位於Observatorio del羅克de los muchacho拉帕爾瑪島。與現代理論所預測的一致，這顆恆星是在銀河暈中發現的——銀河系的延伸部分超出了星系盤(可見部分)。在這個區域中，最古老和最稀有金屬的恆星被認為是在星系中發現的，因此為什麼這個團隊有信心在這裡發現一顆可以追溯到早期宇宙的恆星。

作為IAC的一名成員，同時也是該論文的合著者，拉古那大學的教授Jonay Gonzalez Hernandez在IAC的一份新聞稿中解釋道：理論預測這些恆星可以使用第一顆超新星的材料，它的「祖細胞」是銀河系中第一批大質量恆星，大約在大爆炸後3億年。儘管它的年齡和它離地球的距離如此大仍然可以觀察它。ISIS和奧西里斯(OSIRIS)儀器得到的光譜證實，這顆恆星的金屬含量很低，表明J0815+4729隻含有太陽所含的鈣和鐵的百萬分之一。

威廉赫歇爾望遠鏡，位於加那利島的艾薩克牛頓望遠鏡組的一部分。圖片版權：ing.iac.es

此外研究小組還注意到，這顆恆星的碳含量比我們的太陽還要高，幾乎占其太陽能量的15%(即元素的相對丰度)。簡而言之J0815+4729可能是目前天文學家所知的最貧鐵和富碳的恆星。此外發現它相當困難，因為恆星的光度都很弱，並且被埋在大量的SDSS/BOSS檔案數據中。正如另一位IAC研究員、論文的合著者卡洛斯·阿倫斯·普里托(Carlos Allende Prieto)所指出的：這顆恆星被藏在了老闆項目的資料庫中，在分析的100萬顆恆星光譜中，需要大量的觀測和計算。

它需要大望遠鏡的高解析度光譜來探測恆星中的化學元素，這有助於我們了解第一個超新星和它們的祖先。在不久的將來，該研究小組預測下一代光譜儀可以進一步研究，從而揭示更多關於恆星化學丰度的信息。這類儀器包括HORS高解析度攝譜儀，該光譜儀目前正在Gran望遠鏡(GTC)的試驗階段。IAC的負責人、該論文的合著者拉斐爾·雷博羅說：探測鋰能給我們提供與大爆炸核聚變相關的關鍵信息。

正在研究高解析度和寬光譜範圍的光譜儀，以測量具有獨特性質的恆星的詳細化學成分，如J0815+4719。這些未來的研究肯定會給天文學家和宇宙學家帶來福音。除了成為研究宇宙還處於幼年時期形成的恆星的機會之外，它們還可以為宇宙的早期階段、第一顆恆星的形成以及第一個超新星的性質提供新的見解。換句話說會讓我們更進一步了解宇宙是如何形成和演化的。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：IAC, The Astrophysical Journal Letters

作者：Matt Williams

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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