刷新认知！科学家发现第一代超大质量恒星存在的证据

第一代超大质量恒星演化成为对不稳定超新星的艺术展示图。中国科学院国家天文台供图
本报讯（中青报·中青网记者 张渺）近日，国际学术期刊《自然》在线发表了中国科学院国家天文台赵刚研究员带领国际团队的一项重要成果。研究团队在银晕恒星中，发现了第一代超大质量恒星演化后坍缩形成的“对不稳定超新星”存在的化学证据。该成果证实，这一超新星源自一颗质量高达太阳260倍的第一代恒星，刷新了人们对第一代恒星质量分布的认知。
理论研究表明，宇宙大爆炸之后诞生的第一代恒星，其质量可以达到太阳质量的数百倍，但此前一直未能从观测上发现相关证据。理论预言第一代恒星的寿命极短，只存在于高红移的宇宙之中，因此直接观测到第一代恒星的难度极大。长期以来，银河系考古领域一直致力于通过贫金属星来研究第一代恒星，部分金属含量低于太阳的百分之一的极贫金属星，可能诞生于第一代恒星终结时形成的气体云，其化学丰度完整保留了第一代恒星演化产物的特征，从而使我们能够利用这些“活化石”揭示第一代恒星的演化历史。
之前发现的极贫金属星，保留了核坍缩超新星的核合成产物，但这些超新星的前身星普遍小于100倍太阳质量。对于质量介于140-260倍太阳质量的第一代恒星而言，其核心处产生的正负电子对会减弱恒星内部辐射压力，并导致恒星坍缩形成一种特殊的超新星，即对不稳定超新星。与核坍缩超新星相比，对不稳定超新星的产物具有极为特殊的化学组成，在其演化后形成的气体云中诞生的第二代恒星，会展现出极其罕见的化学丰度模式。
“银河系化学演化正是本研究团队的重要研究方向之一。我们可以通过观测分析具有不同年龄恒星的元素丰度来再现银河系化学演化规律。”论文通讯作者赵刚研究员表示，此项研究从观测上证实第一代恒星的质量可以达到太阳质量的数百倍，揭示了对不稳定超新星在宇宙早期化学增丰过程中的贡献，对研究第一代恒星的初始质量函数意义重大，并将对元素起源、宇宙早期的恒星形成和星系化学演化等方面的研究产生深远影响。