IT之家 3 月 19 日消息，科学家们化身“宇宙考古学家”，发现了一颗罕见的贫铁第二代恒星 —— 其本质上是记录宇宙化学演化的化石。就像在地球上发掘文物能让我们了解逝去的人类文明一样，这一观测为第一代恒星如何通过死亡为后代恒星富集化学元素提供了确凿证据。
据IT之家了解，这颗属于第二星族（星族 Ⅱ）的恒星，发现于绘座 Ⅱ 矮星系，该星系位于绘架座，距离地球约 15 万光年。研究借助安装在维克托 ·M· 布兰科 4 米望远镜上的暗能量相机（DECam）完成。这颗恒星被命名为 PicII‑503，其铁含量仅为太阳的 1/40000；而太阳属于第三代恒星，也被称作星族 Ⅰ（命名上易产生混淆）。PicII‑503 是银河系外已知铁丰度最低的恒星之一，也是人类发现的最原始恒星之一。然而，铁含量极低并非 PicII‑503 最特别之处。研究团队还发现，这颗星族 Ⅱ 恒星碳含量极高，其碳铁比超过太阳同比例的 1500 倍。这种碳元素超丰的特征，与在银河系弥散外晕中发现的贫铁恒星所具有的独特碳信号高度一致。美国国家科学基金会 NOIRLab 项目主任克里斯 · 戴维斯在一份声明中表示：“这类发现就是宇宙考古学 —— 发掘稀有的恒星化石，它们保留着宇宙第一代恒星留下的印记。”宇宙中的第一代恒星，即星族 Ⅲ，诞生时宇宙中只有氢、氦，以及极少量更重的元素 —— 天文学家统称这些重元素为“金属”。这意味着星族 Ⅲ 恒星主要由氢构成，仅含少量氦和极微量金属。它们在核心锻造出宇宙中最早的碳和铁，并在生命末期以超新星爆发的形式，将这些物质抛洒到星际介质中。富含这些金属的星际气体尘埃云最终冷却、坍缩，孕育出第二代恒星。得益于前代恒星贡献的重元素，第二代恒星的金属含量更高。这让星族 Ⅱ 恒星如同时间胶囊，记录了宇宙化学增丰的关键阶段。斯坦福大学团队负责人阿尼鲁德 · 奇蒂在声明中说：“考虑到这类天体极其稀有，能找到一颗明确保留第一代恒星重元素的恒星，几乎超出了我们此前的认知极限。PicII‑503 拥有超暗矮星系中已知最低的铁丰度，为我们打开了一扇前所未有的窗口，窥探原始系统中最初的元素形成过程。”PicII‑503 是首颗在暗弱矮星系中确认的星族 Ⅱ 恒星，在 DECam 的 MAGIC 巡天（利用 CaHK 波段测绘古老星系）数据中，它被标记为一颗极端贫金属星。这项为期 54 晚的观测项目，初衷就是寻找银河系及其伴生矮星系中最古老、化学组成最原始的恒星。奇蒂表示：“如果没有 MAGIC 的数据，我们根本不可能在绘座 Ⅱ 超暗矮星系周边成百上千颗恒星中，把这颗恒星单独找出来。”奇蒂及其团队将 MAGIC 数据，与智利北部阿塔卡马沙漠的甚大望远镜（VLT）以及麦哲伦 · 巴德望远镜的观测结果结合，确认了 PicII‑503 的铁和钙丰度极低，是银河系外观测到的最低值。这也揭示出，PicII‑503 是首份在矮星系中发现的化学增丰记录。对于 PicII‑503 惊人的低铁碳比，一种合理的解释是：星族 Ⅲ 恒星发生超新星爆发时能量相对较低。这意味着，碳这类较轻元素会被抛入星际介质，而铁这类重元素则回落进超新星残骸中。PicII‑503 所在的矮星系是已知最小的矮星系之一，引力也相应较弱，这一事实支持了“星族 Ⅲ 恒星以低能超新星形式死亡”的观点。奇蒂说：“最让我激动的是，我们观测到了原始星系中最初元素合成的结果，这是一项基础性观测！它还与我们在银河系晕中金属丰度最低的恒星上看到的特征清晰对应，把它们的起源与这些第一代恒星增丰的天体本质联系在了一起。”该团队的研究成果已于本周一（3 月 16 日）发表在《自然 · 天文学》期刊上。
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