第一代恒星改变了宇宙。在它们的核心内部，简单的氢和氦融合成彩虹般的元素。当这些恒星死亡时，它们爆炸并将这些新元素送入宇宙。你血管里流淌的铁，牙齿里的钙，以及你思想的钠，都诞生在一颗早已死去的恒星的心脏里。
没有人能够找到第一代恒星中的一颗，但科学家们宣布了一个独特的发现：第二代恒星最初形成于与我们不同的星系。
“这颗恒星为了解我们自己以外的星系中非常早期的元素形成过程提供了一个独特的窗口，”芝加哥大学博士后研究员、宣布这一发现的论文的第一作者Anirudh Chiti说。“我们已经了解了这些被第一批恒星化学富集的恒星在银河系中的样子，但我们还不知道其中一些特征是否是独一无二的，或者其他星系中是否发生了类似的事情。
该论文于3月20日发表在 《自然天文学》杂志上。
“大海捞针”
Chiti专门研究所谓的恒星考古学：重建最早的几代恒星如何改变宇宙。“我们想了解这些第一批恒星的性质是什么，以及它们产生的元素是什么，”Chiti说。
但是还没有人能够直接看到这些第一代恒星，如果有的话，它们还留在宇宙中。取而代之的是，Chiti和他的同事们寻找由第一代灰烬形成的恒星。
这是一项艰苦的工作，因为即使是第二代恒星现在也非常古老和稀有。宇宙中的大多数恒星，包括我们自己的太阳，都是数万代到数千代的结果，每次都会积累越来越多的重元素。“也许银河系中不到10万颗恒星是这些第二代恒星之一，”他说。“你真的是大海捞针。”
但是，获得宇宙过去的快照是值得的。“在它们的外层，这些恒星保留了它们形成的地方附近的元素，”他解释说。“如果你能找到一颗非常古老的恒星并了解它的化学成分，你就可以了解数十亿年前这颗恒星形成的地方的宇宙化学成分。
一个有趣的怪事
在这项研究中，Chiti和他的同事们将望远镜对准了一个不寻常的目标：构成大麦哲伦星云的恒星。
大麦哲伦星云是南半球肉眼可见的明亮恒星带。我们现在认为它曾经是一个独立的星系，在几十亿年前被银河系的引力捕获。这使得它特别有趣，因为它最古老的恒星是在银河系之外形成的，这让天文学家有机会了解早期宇宙中的条件是否看起来都相同，或者在其他地方是不同的。
科学家们在大麦哲伦星云中寻找这些特别古老的恒星的证据，并对其中的十颗进行了编目，首先是欧洲航天局的 盖亚 卫星，然后是智利的麦哲伦望远镜。
其中一颗星星立即跳了出来，成为一个奇怪的人。它所含的重元素比在大麦哲伦星云中看到的任何其他恒星都要少得多。这意味着它可能是在第一代恒星之后形成的，因此它还没有在重复的恒星诞生和死亡过程中积累更重的元素。
在绘制它的元素图时，科学家们惊讶地发现，与我们在银河系恒星中看到的相比，它的碳含量比铁少得多。
“这非常有趣，它表明，正如我们在银河系中看到的那样，最早一代的碳增强并不是普遍的，”Chiti说。“我们必须做进一步的研究，但它表明各地存在差异。
“我认为我们正在填补早期元素富集过程在不同环境中的样子，”他说。
他们的发现也证实了其他研究，这些研究表明，与银河系相比，大麦哲伦星云在早期产生的恒星要少得多。
Chiti目前正在领导一个成像项目，以绘制南部天空的大部分区域，以找到最早的恒星。“这一发现表明，如果我们仔细观察，大麦哲伦星云中应该有很多这样的恒星，”他说。“能够打开大麦哲伦星云的恒星考古学，并能够如此详细地绘制出第一批恒星如何在不同地区化学丰富宇宙，这真的很令人兴奋。
芝加哥大学的科学家Guilherme Limberg和助理教授Alex Ji也是该论文的作者;其他作者包括来自Zarqua大学，东京大学，麻省理工学院核天体物理联合研究所，圣保罗大学，双子座天文台/ NOIRLab，威斯康星大学麦迪逊分校，哈佛大学和史密森尼天体物理中心，多伦多大学和卡内基科学研究所天文台的科学家。
引文：“大麦哲伦星云中银河系外第一批恒星的富集。Chiti 等人，《自然天文学》，2024 年 3 月 20 日。
资助：芝加哥大学布林森奖奖学金，卡夫利宇宙物理研究所;美国国家科学基金会、圣保罗研究基金会 （FAPESP）、加拿大自然科学与工程研究委员会、麻省理工学院 UROP。
新闻旨在传播有益信息，英文版原文来自https://news.uchicago.edu/story/scientists-find-one-most-ancient-stars-formed-another-galaxy