天文学家可能已经发现了宇宙的第一颗恒星——它们比时间本身更古老
天文学家可能已经发现了宇宙的第一颗恒星——它们比时间本身更古老
（蜘蛛网eeook.com）据今日科学新闻：数十亿年来，宇宙从最早的时刻就承载着秘密——在星系、行星、甚至构成我们世界的熟悉元素之前的时代的回声。现在，天文学家第一次相信他们可能已经瞥见了其中一个秘密：宇宙的第一代恒星。
由俄亥俄州托莱多大学的阿里·维斯巴尔 （Ari Visbal） 领导的一个团队发现了令人信服的证据，证明 III 群恒星的存在，这些恒星是早期宇宙的长期理论但从未被观测到的残余物。他们的发现发表在《天体物理学杂志快报》上，基于对詹姆斯韦伯太空望远镜 （JWST） 数据的非凡分析，该望远镜聚焦于一个名为 LAP1-B 的遥远星系。
如果得到证实，这一发现将标志着现代天文学中最重要的突破之一——了解宇宙黎明的直接窗口。
第一道曙光的诞生
要了解 III 种群恒星的重要性，我们必须回到 130 亿多年前，回到宇宙年轻、黑暗和简单的时代。在大爆炸之后，只有三种元素存在可测量的数量：氢、氦和微量锂。较重的元素——碳、氧、铁以及有朝一日构成行星和生命的一切——还不存在。
从这种原始的混合物中，第一颗星星被点燃了。这些是 III 种群恒星，氢和氦的巨大灯塔，在大爆炸后大约 2 亿年照亮了黑暗。它们是宇宙最早的创造熔炉，通过核反应将原始气体融合成更重的元素，并在它们爆炸时将它们散落到太空中，形成超新星。
没有它们，我们的身体就没有碳，没有氧气可以呼吸，没有岩石行星可以站立。这些古老的恒星是后来一切的祖先——化学宇宙的最初建筑师。
对第一代的漫长追寻
几十年来，天文学家一直梦想着找到这些神话中第一颗恒星的证据。但他们的寻找充满了挫折和错误的开始。III 群恒星的寿命很短，只猛烈燃烧了几百万年，就在壮观的爆炸中死亡。它们今天都不存在;它们在数十亿年前就消失了。
剩下的是它们留下的微弱特征——它们形成的星系发出的光以及它们周围气体云中的化学指纹。探测到如此遥远、微弱的信号，就像找到亿万年前熄灭的蜡烛的余辉。
早些时候曾提出过第三种人口候选者的说法，但后来被推翻。这些天体与关于第一批恒星应该如何形成或它们的环境应该是什么样子的关键理论预期不符。
远古过去一瞥
维斯巴尔和他的同事的新研究可能最终改变了这一点。利用 JWST 非凡的红外灵敏度，他们检查了一个名为 LAP1-B 的星系，该星系位于惊人的距离——它的光已经传播了 130 亿多年才到达我们身边。换句话说，我们看到的是 LAP1-B 在宇宙只有几亿年历史时存在的样子。
LAP1-B 之所以如此引人注目，是因为它与 III 种群恒星系统的理论预测完美匹配。据该团队称，该星系形成于一个小暗物质晕内——一种质量约为太阳 5000 万倍的宇宙“种子”。科学家们认为，这正是培育出第一批恒星的环境。
更有趣的是，LAP1-B 内的恒星似乎很大，质量是太阳的十到一千倍。这些巨大的恒星预计会活得很快，英年早逝，当它们坍缩时会向周围环境释放大量的能量和物质。
正如理论所预测的那样，它们不会随机散布在空间中。它们以小的、紧密结合的星团形式存在，总质量只有几千个太阳质量——这是早期恒星形成的标志性模式。
第一批恒星的化学线索
然而，最有力的证据来自留下的化学指纹。通过分析 LAP1-B 的光谱，研究人员发现其周围的气体几乎完全是原始的——它含有氢和氦，只有微量的较重元素（天文学术语中的“金属”）。
这种金属的缺乏至关重要。现代恒星，就像我们的太阳一样，含有大量元素，如碳、氧和铁，这些元素是由前几代恒星产生的。相比之下，III群恒星在任何此类富集发生之前就形成了。它们近乎纯净的成分是它们的决定性特征之一。
在 LAP1-B 中，这种气体显示出微妙的污染迹象——足以表明系统中一些质量最大的恒星已经变成超新星，首次丰富了周围的环境。这是宇宙开始从简单转变为复杂时刻的宇宙快照。
正如研究人员所写，“LAP1-B 是第一个同意经典 Pop III 来源的三个关键理论预测的 Pop III 候选者。
詹姆斯·韦伯太空望远镜的作用
如果没有詹姆斯·韦伯太空望远镜，这一切都是不可能的。JWST 于 2021 年推出，正是为此类工作而设计的——通过探测跨越数十亿年宇宙膨胀的红外光来深入了解宇宙的过去。
让这种特殊的探测更加令人印象深刻的是，它依赖于引力透镜，这是爱因斯坦广义相对论预测的现象。地球和 LAP1-B 之间的大质量星系团弯曲并放大了来自遥远星系的光，使 JWST 能够捕捉到原本看不见的细节。
这种自然放大倍率就像使用大自然自己建造的宇宙望远镜，它让科学家们能够探测到一个原本太微弱而无法看到的星系。
接下来是什么
尽管令人兴奋，但科学家们仍持谨慎态度。虽然 LAP1-B 几乎完全符合群体 III 系统的理论图景，但在宣布这一发现是确定的之前，还需要更多的数据。关于早期超新星释放了多少物质以及当前的计算机模拟是否准确地代表了第一批恒星的复杂物理特性，仍然存在问题。
未来的 JWST 观测——可能还有下一代望远镜——将进一步测试这些发现。天文学家计划检查类似的星系，使用直接成像和光谱学来寻找原始恒星群的独特化学特征。
如果发现更多像 LAP1-B 这样的例子，它们可以帮助以前所未有的细节绘制宇宙黎明图，揭示第一批恒星如何改变宇宙并为星系、行星和最终生命铺平道路。
宇宙发现的情感分量
我们看到的是有史以来第一批诞生的恒星的光芒，这一想法引起了深刻的情感共鸣。这些恒星是宇宙第一次尝试创造——巨大的熔炉，为接下来的一切锻造原料。我们细胞中的每一个碳原子，我们肺部的每一个氧分子，都曾经穿过像这样的恒星的心脏。
跨越 130 亿年的时空瞥见它们微弱的光芒，就是在审视我们自己的宇宙祖先。它提醒我们，我们不是与宇宙分离的——我们是宇宙的延续。明星的故事归根结底是我们的故事。
正如研究人员自己所说，LAP1-B 可能只是冰山一角。随着每一次新的观测，天文学家都在剥开宇宙历史的层层，越来越接近宇宙第一道光闪烁的那一刻。
在那微弱的光芒中，我们不仅发现了宇宙的开始，也反映了人类对了解我们来自哪里以及是什么将我们与头顶的星星联系起来的持久追求。
更多信息：Eli Visbal 等人，LAP1-B 是第一个与 III 群恒星理论预测一致的观测系统，天体物理学杂志快报（2025 年）。DOI：10.3847/2041-8213/ae122f
