最早的恒星很可能是在宇宙還不到1億年的時(shí)候形成，或者說(shuō)還不到現(xiàn)在年齡的百分之一。這些早期的恒星被稱(chēng)為第三群，是如此巨大，以至于當(dāng)它們作為超新星死亡時(shí)將自己撕碎并在星際空間中散布一種獨(dú)特的重元素混合物。然而，盡管天文學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年的仔細(xì)調(diào)查，直到現(xiàn)在還沒(méi)有任何關(guān)于這些古老恒星的確鑿證據(jù)。

天文學(xué)家們現(xiàn)在相信，在使用雙子座北方望遠(yuǎn)鏡研究了最遙遠(yuǎn)的已知類(lèi)星體之一之后，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了第一代恒星的爆炸殘留物。他們通過(guò)使用一種創(chuàng)新的方法來(lái)確定類(lèi)星體周?chē)脑茖又兴幕瘜W(xué)元素，最終發(fā)現(xiàn)了一種非常不尋常的成分--跟在我們的太陽(yáng)中看到的這些元素的比例相比，該材料所包含的鐵比鎂多近9倍。

科學(xué)家們認(rèn)為，對(duì)這一引人注目的特征最可能的解釋是，這些物質(zhì)是由第一代恒星留下的，它作為一對(duì)不穩(wěn)定的超新星爆炸。這些非常強(qiáng)大的超新星爆炸版本從未被目睹過(guò)，但被認(rèn)為是質(zhì)量為太陽(yáng)150至250倍的巨大恒星的生命終結(jié)。

(資料圖片)

當(dāng)恒星中心的光子自發(fā)地變成電子和正電子--跟電子相對(duì)應(yīng)的帶正電的反物質(zhì)--時(shí)，對(duì)不穩(wěn)定超新星爆炸就會(huì)發(fā)生。這種轉(zhuǎn)換降低了恒星內(nèi)部的輻射壓力\使引力得以克服并引發(fā)了坍縮和隨后的爆炸。

跟其他超新星不同，這些戲劇性的事件沒(méi)有留下任何恒星殘骸如中子星或黑洞，而是將其所有物質(zhì)噴射到周?chē)h(huán)境中。只有兩種方法可以找到它們的證據(jù)。第一種是在發(fā)生時(shí)抓住一對(duì)不穩(wěn)定的超新星，這是一種極不可能發(fā)生的情況；另一種方法是從它們噴射到星際空間的物質(zhì)中找出它們的化學(xué)特征。

天文學(xué)家們?cè)谒麄兊难芯恐醒芯苛?.1米的雙子座北方望遠(yuǎn)鏡使用雙子座近紅外光譜儀(GNIRS)進(jìn)行的先前觀測(cè)結(jié)果。光譜儀將天體發(fā)出的光分成不同的波長(zhǎng)，這些波長(zhǎng)帶有關(guān)于天體所含元素的信息。雙子座是為數(shù)不多的具有合適設(shè)備的望遠(yuǎn)鏡之一，可以進(jìn)行這樣的觀測(cè)。

然而推斷每一種元素的數(shù)量是一項(xiàng)棘手的工作，因?yàn)楣庾V中一條線的亮度除了取決于元素的豐度外還取決于許多其他因素。

該分析的兩位共同作者，來(lái)自東京大學(xué)的Yuzuru Yoshii和Hiroaki Sameshima通過(guò)開(kāi)發(fā)一種利用類(lèi)星體光譜中的波長(zhǎng)強(qiáng)度來(lái)估計(jì)那里存在的元素的豐度的方法解決了這個(gè)問(wèn)題。正是通過(guò)使用這種方法來(lái)分析類(lèi)星體的光譜，他們及其同事發(fā)現(xiàn)了明顯的低鎂鐵比。

“對(duì)我來(lái)說(shuō)，很明顯，這顆超新星的候選者將是一顆III類(lèi)星的對(duì)不穩(wěn)定超新星，在這種情況下，整個(gè)恒星爆炸而不留下任何殘余物。我很高興也有些驚訝地發(fā)現(xiàn)，一顆質(zhì)量約為太陽(yáng)300倍的恒星的對(duì)不穩(wěn)定超新星提供了一個(gè)鎂與鐵的比率，與我們?yōu)轭?lèi)星體得出的低值一致，”Yoshii說(shuō)道。

之前在銀河系光環(huán)中的恒星中已經(jīng)進(jìn)行了對(duì)前一代高質(zhì)量III類(lèi)星的化學(xué)證據(jù)的搜索并且至少在2014年提出了一個(gè)初步的鑒定。然而，Yoshii和他的同事們認(rèn)為，根據(jù)這個(gè)類(lèi)星體中呈現(xiàn)的極低的鎂鐵豐度比，新結(jié)果提供了一個(gè)最清晰的對(duì)不穩(wěn)定超新星的標(biāo)志。

如果這確實(shí)是最早的恒星之一和一對(duì)不穩(wěn)定超新星的殘骸的證據(jù)，那么這一發(fā)現(xiàn)將有助于填補(bǔ)我們對(duì)宇宙中的物質(zhì)如何演化成今天的樣子。為了更徹底地檢驗(yàn)這一解釋?zhuān)€需要進(jìn)行更多的觀測(cè)以了解其他天體是否具有類(lèi)似的特征。

但我們可能也能在離家更近的地方找到這些化學(xué)特征。盡管高質(zhì)量的第三類(lèi)恒星在很久以前就已經(jīng)滅絕了，但它們?cè)趪姵龅奈镔|(zhì)中留下的化學(xué)指紋可以持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間并可能至今仍在徘徊。這意味著天文學(xué)家可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)消失很久的恒星的對(duì)不穩(wěn)定超新星爆炸的特征仍印在我們本地宇宙的物體上。

論文共同作者、圣母大學(xué)的天文學(xué)家Timothy Beers說(shuō)道：“我們現(xiàn)在知道要尋找什么了；我們有一個(gè)途徑。如果這發(fā)生在非常早期的宇宙中，它應(yīng)該已經(jīng)發(fā)生了，那么我們將期望找到它的證據(jù)?！?/p>