在探寻宇宙起源的漫漫征程中,科学家们或许迎来了一项重大突破——詹姆斯·韦伯太空望远镜可能捕捉到了宇宙中首批恒星的踪迹。这些被称为第三星族恒星的远古天体,理论诞生于138亿年前宇宙大爆炸之后,是宇宙中最早出现的恒星,也被视为如今所有恒星的共同始祖。
第三星族恒星完全由氢和氦元素构成,不含任何其他重元素。它们的体积和质量远超现代恒星,质量可达太阳的数十万倍,亮度更是太阳的数亿倍之巨。然而,这些“宇宙巨无霸”的寿命却极为短暂,早就在宇宙漫长的演化过程中消逝殆尽。不过,由于光速的限制,当我们向宇宙深处眺望时,实际上是在回望过去的景象。因此科学家们相信,只要观测得足够遥远,就有机会捕捉到这些初代恒星的余晖。
最近,以美国俄亥俄州托莱多大学天体物理学副教授Eli Visbal为首的科研团队宣布,韦伯望远镜在距离地球约130亿光年的矮星系LAP1-B中,发现了符合第三星族恒星特征的关键证据。光谱分析显示,这些恒星不仅释放出大量高能光子,而且个体庞大,其质量分布与理论预测高度吻合。
这些恒星最初发出的其实是紫外光,但随着宇宙持续膨胀,其波长被极度拉伸,最终转变成了红外光。而韦伯望远镜正是专门为观测红外波段设计的太空望远镜,这使它成为寻找第三星族恒星的绝佳工具。
研究人员特别指出,这并非韦伯望远镜首次发现疑似第三星族恒星。今年三月,它曾在宇宙诞生仅4.3亿年的GN-z11星系中发现过类似的候选目标。不过LAP1-B是目前唯一同时具备第三星族恒星三大特征的案例:它形成于低金属(氢氦)环境中,且环境温度适宜;位于一个仅含少量超大质量恒星的低质量星系内;同时该星系的质量分布符合初始质量函数的数学条件——即理论上这些恒星在形成时,其质量在星族中应当呈现特定的分布规律。
这一发现之所以成为可能,得益于一种名为“引力透镜”的天文现象。一个距离地球较近的星系团MACS J0416恰好位于LAP1-B前方,其巨大质量扭曲并放大了后方遥远天体的影像,使得LAP1-B得以“崭露头角”。
在哈勃太空望远镜此前拍摄的MACS J0416星系团图像中,那些绚丽的细长光带正是引力透镜效应的产物。前景星系团的巨大质量将后方天体的光线弯曲并放大,形成了这些璀璨夺目的宇宙奇观。
