宇宙是到底如何進化的？來自宇宙最早恆星的殘留物或將揭示這一點

這顆恆星名為AS0039，位於距離太陽系約29萬光年的雕刻家矮星系（Sculptor dwarf galaxy）。在銀河系以外的恆星中，這顆恆星的殘留物中金屬（特別是鐵）的濃度最低。研究人員認為，這一發現證明，這些殘骸是宇宙中最早的恆星之一的直接後代，而這顆恆星的金屬含量非常低。

研究小組發現，AS0039的原始母星的質量大約是20個太陽的質量，很可能死於超超新星——一種比普通超新星強大10到100倍的恆星爆炸。這一發現可能揭示了迄今為止從未被直接或間接觀測到的關於宇宙第一批最早恆星的新資訊。該研究的合著者、英國劍橋大學的天文學家邁克· 埃爾文（Mike Irwin）表示：“AS0039具有如此不同尋常的化學成分，使我們能夠探測宇宙第一批恆星的性質，特別是它們的恆星質量。” 宇宙是到底如何進化的？來自宇宙最早恆星的殘留物或將能夠揭示這一點。

1、宇宙最早的恆星

儘管所有的恆星都是被稱為等離子體的高溫氣體球，由核心元素的聚變提供燃料，但它們也極其多樣化，它們的大小和顏色各不相同。但所有的恆星都可以根據它們的化學成分或金屬丰度，可以分為三個不同的類群：類群I、類群II和類群III。

I族恆星，像太陽和可觀測宇宙中的大多數其他恆星一樣，有很高的金屬含量，特別是鐵，並富含相對重元素，如鈣和鎂。II族恆星，如AS0039，則要稀少得多；這些缺乏金屬的恆星只含有微量的重元素。科學家從未見過的III族恆星幾乎完全不含金屬，沒有重元素。

埃爾文教授指出，雖然III族恆星的恆星從未被發現過，但天文學家知道，宇宙中誕生的第一批恆星應該是屬於星族III的恆星。在核聚變過程中，氫原子融合成氦，釋放出巨大的能量。大多數恆星——那些質量高達1。4倍太陽質量的恆星——會慢慢耗盡它們的氫燃料，直到沒有氫燃料為止，然後膨脹成紅巨星，最終坍縮成白矮星。

然而，較大的恆星會迅速耗盡它們的氫，轉而開始將氦聚變成碳，最終將碳聚變成鐵，而鐵是恆星能產生的最重的元素。最終，這些大恆星變得密度過大，坍縮成超新星，這不僅將恆星的元素分散到周圍的空間，還釋放出足夠的能量來創造比鐵更重的元素。

而新恆星通常是在前一顆恆星留下的氣體雲中誕生的，所以當它們形成時，它們吸收了一些金屬和重元素，這些元素來自於它們之前爆炸的恆星。因此，今天觀測到的所有恆星都是星族I或星族II的恆星，因為它們是由之前恆星的殘餘物形成的。

然而，埃爾文教授認為，宇宙最早的第一批恆星，比如星族III恆星，是由純氫形成的，這是大爆炸後創造的第一個元素。“星族III恆星被定義為宇宙中已經形成的第一代恆星，因此是由零金屬丰度形成的。”這些主恆星也缺乏重元素，因為它們不是由超新星產生的。

2、超級新星的後代

當研究人員發現AS0039時，他們對它的金屬貧乏程度感到驚訝，甚至與其他II族恆星相比也是如此。AS0039的金屬濃度是我們銀河系以外所研究的恆星中最低的，也是宇宙中所研究的恆星中最低的碳濃度。它也有不同尋常的重元素比例，特別是鎂和鈣，其含量非常稀少。這些發現表明AS0039可能是第二代恆星，由星族III恆星的殘骸形成。

計算機模擬表明，產生AS0039的星族III恆星可能死於一次強大的超超新星爆炸。埃爾文教授表示：“我們認為，星族III的恆星通常比我們今天看到的恆星質量更大，所以如果星族III的恆星最終變成超新星，也不會令人驚訝。”

研究人員希望AS0039將幫助天文學家定位更多的發現第二代缺乏金屬的恆星，這將反過來闡明星族III恆星的大小和分佈，他們扮演的角色將反映早期宇宙的狀態。埃爾文教授說：“AS0039表明瞭解星族III恆星的性質是有可能的，併為尋找更多的例子指明瞭道路，這對於幫助我們理解宇宙是如何進化到我們今天所觀察到的狀態是至關重要的。”這項研究已經線上發表在《天體物理學雜誌通訊》上。