天文學(xué)家做夢(mèng)都想見到的“神圣天體”，可能就要出現(xiàn)了

韋布可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了宇宙中的第一代恒星。

韋布和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合拍攝的星系團(tuán)MACS J0416合成圖像。這個(gè)星系團(tuán)后方的深處，可能潛藏著宇宙中最早誕生的恒星。

NASA / ESA / CSA / STScI

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在距離地球130億光年的地方，在一個(gè)名叫LAP1-B的矮星系內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了傳說(shuō)中III族恒星的重要證據(jù)。

III族恒星（Population III stars）又稱“暗星（dark stars）”，是理論預(yù)言中形成于大約138億年前大爆炸后不久的首批恒星。這些初代恒星是現(xiàn)今所有恒星的祖先，全然由氫和氦兩種元素構(gòu)成。它們的質(zhì)量可達(dá)太陽(yáng)百萬(wàn)倍，亮度可達(dá)太陽(yáng)的數(shù)十億倍。但這些神圣的天體壽命很短，現(xiàn)今早已不復(fù)存在。不過(guò)假如我們看得足夠遠(yuǎn)，便有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)它們。

以美國(guó)俄亥俄州托萊多大學(xué)（University of Toledo in Ohio）天體物理學(xué)副教授Eli Visbal為首的科研團(tuán)隊(duì)比以往更加肯定地認(rèn)為，韋布發(fā)現(xiàn)的這些恒星就是III族恒星。

光譜分析結(jié)果顯示，這些恒星不但釋放出了大量高能光子，而且個(gè)體非常龐大，它們的質(zhì)量與理論預(yù)言相符。

這些恒星發(fā)出的光在剛產(chǎn)生時(shí)是紫外線。由于宇宙膨脹，它們?cè)诘竭_(dá)韋布眼中時(shí)，波長(zhǎng)已經(jīng)被極度拉伸，轉(zhuǎn)移到了光譜的另一端，變成了紅外線。而韋布恰好就是一臺(tái)紅外望遠(yuǎn)鏡。

研究人員指出，韋布此前也曾發(fā)現(xiàn)過(guò)疑似III族恒星。2024年3月，它曾在形成于宇宙誕生僅4.3億年時(shí)的GN-z11星系中發(fā)現(xiàn)過(guò)III族恒星的候選者。但LAP1-B是唯一擁有III族恒星三大重要特征的案例。

這三大特征分別是：在低金屬（氫氦）環(huán)境中形成，且環(huán)境溫度適宜；形成于僅含少量超大質(zhì)量恒星的低質(zhì)量星系內(nèi)；星系符合初始質(zhì)量函數(shù)的數(shù)學(xué)條件，即理論上這些恒星在形成時(shí)其質(zhì)量在族群中應(yīng)當(dāng)具有特定的分布方式。

幫助LAP1-B現(xiàn)身的，依然是天文學(xué)家的老朋友——引力透鏡。一個(gè)名為MACS J0416的星系團(tuán)距離我們較近，其從LAP1-B前方經(jīng)過(guò)，放大且增亮了LAP1-B的影像。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的MACS J0416星系團(tuán)。圖中多彩的細(xì)長(zhǎng)光帶即由引力透鏡效應(yīng)產(chǎn)生。前景星系團(tuán)的巨大質(zhì)量扭曲并放大了后方遙遠(yuǎn)天體的影像。

NASA / ESA

參考

LAP1-B is the First Observed System Consistent with Theoretical Predictions for Population III Stars

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae122f