科學(xué)家在銀河系附近發(fā)現(xiàn)宇宙中最古老恒星
發(fā)布時(shí)間:2024.05.16        閱讀次數(shù):

美國麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員發(fā)現(xiàn)了宇宙中最古老的3顆恒星,它們恰好在銀河系“光環(huán)”附近。據(jù)分析,這3顆恒星形成于130億至120億年前,也就是第一批星系形成的時(shí)候。5月14日,相關(guān)論文發(fā)表于英國《皇家天文學(xué)會月刊》。

研究人員將這些小吸積恒星系統(tǒng)的恒星稱為“SASS”。他們認(rèn)為,每顆恒星都曾屬于自己的小原始星系,后來被更大但仍在增長的銀河系吸收,而新發(fā)現(xiàn)的3顆恒星是各自星系中僅存的恒星。它們環(huán)繞在銀河系外圍,研究小組懷疑,那里可能還有更多古老恒星幸存者。

“鑒于我們對星系形成的了解,這些最古老的恒星肯定會在那里?!盡IT物理學(xué)教授Anna Frebel說,“它們是宇宙中的一部分。我們現(xiàn)在有了一種新的方法來尋找它們?!?br />
超微小矮星系被認(rèn)為是宇宙中幸存的第一批星系之一。這些星系今天仍然完好無損,但由于距離地球太遠(yuǎn)又太暗,天文學(xué)家無法對其展開深入研究。由于SASS恒星可能曾經(jīng)屬于類似的原始矮星系,且距離銀河系更近,因此它們可能是理解超微小矮星系演化的關(guān)鍵。

“現(xiàn)在我們可以在銀河系中尋找更多更明亮的類似物,并研究它們的化學(xué)演化,而不必追逐那些極其微弱的恒星。”Frebel說。

該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)源于一個(gè)課堂概念。在2022年秋季學(xué)期,F(xiàn)rebel開設(shè)了一門新課程——觀測恒星考古學(xué),主要學(xué)習(xí)分析古代恒星的技術(shù),然后將這些技術(shù)應(yīng)用到以前從未研究過的恒星上,以確定它們的起源。

學(xué)生們利用Frebel多年來從拉斯坎帕納斯天文臺的6.5米麥哲倫-克萊望遠(yuǎn)鏡收集的恒星數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。他們正在尋找138億年前發(fā)生大爆炸后不久形成的古老恒星。當(dāng)時(shí),宇宙主要由氫和氦以及極低豐度的其他化學(xué)元素組成,如鍶和鋇。因此,學(xué)生們從Frebel收集的數(shù)據(jù)中尋找具有光譜或星光測量值的恒星,這些恒星鍶和鋇的豐度很低。

他們將搜索范圍縮小到麥哲倫望遠(yuǎn)鏡在2013至2014年間最初觀測到的3顆恒星。天文學(xué)家從未對這些特殊的恒星進(jìn)行后續(xù)研究,以解釋它們的光譜并推斷其起源。因此,這些恒星是Frebel班上學(xué)生的“完美人選”。

在完成分析后,學(xué)生們得出結(jié)論,與參考恒星太陽相比,這3顆恒星的鍶、鋇和鐵等其他元素的豐度非常低。這些恒星的低化學(xué)豐度暗示了它們最初形成于130億至120億年前。事實(shí)上,它們的低化學(xué)特征與天文學(xué)家之前對一些古老的超微弱矮星系的測量結(jié)果相似。

根據(jù)直覺,研究小組檢查了恒星的軌道模式,發(fā)現(xiàn)這3顆恒星位于銀河系光環(huán)的不同位置,距離地球約3萬光年。當(dāng)他們利用蓋亞天體測量衛(wèi)星的觀測結(jié)果追溯每顆恒星圍繞銀河系中心的運(yùn)動時(shí),研究小組注意到了一件奇怪的事:主盤中大多數(shù)恒星像賽車在賽道上一樣運(yùn)動,而相對于這些恒星,新發(fā)現(xiàn)的3顆恒星似乎都走錯(cuò)了方向。在天文學(xué)中,這被稱為“逆行”,是一個(gè)物體曾經(jīng)被“吸積”或從其他地方吸入的線索。

這3顆恒星的軌道與星系盤甚至光暈的其他部分完全不同,再加上它們的化學(xué)豐度較低,有力地證明了這些恒星曾經(jīng)屬于更古老、更小的矮星系,這些星系以隨機(jī)角度落入銀河系,并在數(shù)十億年后繼續(xù)在其頑固的軌道運(yùn)行。

該團(tuán)隊(duì)渴望尋找其他古老的SASS恒星?,F(xiàn)在,他們有了一個(gè)相對簡單的方法:首先,尋找化學(xué)豐度低的恒星,然后追蹤它們的軌道模式,尋找逆行的跡象。他們預(yù)計(jì),在銀河系4000多億顆恒星中,該方法將發(fā)現(xiàn)一小部分但數(shù)量可觀的宇宙中最古老的恒星。