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北京日?qǐng)?bào)客戶端 | 記者 劉蘇雅

天文學(xué)家對(duì)恒星的“考古”有了新進(jìn)展。中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員趙剛帶領(lǐng)國際團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)了目前觀測到的最古老的一顆恒星——組成它的物質(zhì)源自第一代超大質(zhì)量恒星演化后坍縮形成的對(duì)不穩(wěn)定超新星（PISN）。此前，這種特殊超新星僅被理論研究預(yù)言，現(xiàn)在終于第一次取得了觀測證據(jù)。6月7日，相關(guān)研究成果在《自然》雜志在線發(fā)表。

第一代超大質(zhì)量恒星演化成為對(duì)不穩(wěn)定超新星的藝術(shù)展示圖。對(duì)不穩(wěn)定超新星將富含多種元素的物質(zhì)拋射到星際介質(zhì)中，并以此形成下一代恒星。（中科院國家天文臺(tái)供圖）

太陽是我們最熟悉的恒星，它是一顆年輕的富金屬恒星。而早在宇宙大爆炸后，曾誕生了一批僅含有氫、氦和少量的鋰元素的第一代恒星。此前的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，如果第一代恒星質(zhì)量超過太陽的8倍，便會(huì)在形成數(shù)百萬年后爆炸演化為超新星，爆炸后的物質(zhì)含有更豐富的元素，為第二代恒星的形成提供了原料。

中科院國家天文臺(tái)副研究員邢千帆將化學(xué)組成比作恒星的“基因”，從古老的第一代恒星到年輕的太陽，隨著恒星內(nèi)核不斷發(fā)生核聚變，恒星中的元素既有傳承，也逐代豐富。巡天望遠(yuǎn)鏡的光譜分析，能夠“看”到特定恒星的元素含量。通過我國郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）低分辨率光譜和日本昴星團(tuán)（Subaru）望遠(yuǎn)鏡高分辨率光譜數(shù)據(jù)，科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一顆化學(xué)元素極為特殊的恒星——LAMOST J1010+2358。

找到這顆星的過程可謂是“大海撈針”。趙剛表示，作為世界上首個(gè)發(fā)布光譜數(shù)突破2000萬條的巡天項(xiàng)目，郭守敬望遠(yuǎn)鏡為科研人員提供了豐富的科研素材?？蒲袌F(tuán)隊(duì)先從中篩選出5000多顆鎂元素含量低的恒星，又利用昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡確定鈉、鎳、鐵等元素的豐度，最終選出了最獨(dú)特的一顆。

“它的特點(diǎn)極為突出，具有目前已知恒星中最低的鈉含量，錳、鈷等元素含量也很低。和其他恒星放在一個(gè)坐標(biāo)系里對(duì)比，它明顯是個(gè)‘異類’?！毙锨Хf，常見的第一代恒星化學(xué)遺跡是國際上曾發(fā)現(xiàn)的核坍縮超新星，由質(zhì)量相當(dāng)于100個(gè)太陽及以下的第一代恒星坍縮形成。但這顆星所含原子序數(shù)為奇數(shù)的元素含量，遠(yuǎn)低于相鄰的原子序數(shù)為偶數(shù)的元素含量，即表現(xiàn)出“奇偶效應(yīng)”，“這一觀測結(jié)果無法通過核坍縮超新星理論模型解釋，卻與對(duì)不穩(wěn)定超新星的理論計(jì)算結(jié)果高度吻合。”

一個(gè)歷史性的突破就此誕生。邢千帆表示，此前僅存在于理論假設(shè)中的對(duì)不穩(wěn)定超新星，終于有了觀測證據(jù)。“我們很難直接觀測到第一代恒星，這次發(fā)現(xiàn)的對(duì)不穩(wěn)定超新星，就是目前人類發(fā)現(xiàn)的最久遠(yuǎn)的超新星爆發(fā)。根據(jù)計(jì)算，它的前身星是個(gè)‘大胖子’，體重達(dá)到了260倍太陽質(zhì)量?！?/p>

為何要苦苦尋找恒星的“祖先”？邢千帆給出了一個(gè)浪漫的答案：“我們想要知道，恒星故事的開始是怎樣的?！钡谝淮阈前l(fā)出照亮宇宙的第一縷光，也是宇宙金屬元素的最初來源，推動(dòng)了宇宙的演化。后續(xù)，科研團(tuán)隊(duì)還會(huì)繼續(xù)開展探索，結(jié)合郭守敬望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)庫擴(kuò)大恒星樣本的環(huán)境跨度，為恒星的形成與演化繪就更完整的圖像。

本次研究中，郭守敬望遠(yuǎn)鏡與昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡默契配合。郭守敬望遠(yuǎn)鏡能對(duì)恒星開展“人口普查”，今年9月它還將啟動(dòng)第三期光譜巡天，獲取更多的光譜數(shù)據(jù)；昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡則能清晰觀測元素分布的模式。北京航空航天大學(xué)教授梶野敏貴曾就職于東京大學(xué)與日本國立天文臺(tái)，他與LAMOST研究團(tuán)隊(duì)有十余年的合作與交流，“郭守敬望遠(yuǎn)鏡與昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡合作小組已然站在了國際天文界光譜觀測領(lǐng)域的前沿，期待亞洲天文學(xué)家能夠取得更多的重大發(fā)現(xiàn)，讓我們深刻理解世界和我們身體里的原子核是在何時(shí)、何地、以何種方式合成的，它們?cè)谟钪嫜莼杏制鸬搅嗽鯓拥年P(guān)鍵作用。”

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