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chanti 2015-11-27 02:35 AM

在銀河中心發現最老恆星

劍橋大學(University of Cambridg)和澳洲國立大學(Australian National University,ANU)的天文學家們,在銀河中心附近發現一批銀河系最古老的恆星,或許可提供包含第一代恆星如何死亡在內的早期宇宙狀態的線索,甚至可讓天文學家進一步瞭解宇宙從誕生迄今137億年間,究竟是如何隨時間改變的。                  這些恆星已經在非常接近銀河中心的地方待了數十億年了,它們的金屬豐度(重元素豐度)都極低,其中一顆恆星甚至是迄今在銀河中心區發現的金屬豐度最低的極貧金屬星(extremely metal-poor star)。這些恆星也含有特別的「化學指紋(chemical fingerprint)」,顯示宇宙最早誕生的恆星可能最後死亡時是經歷了所謂的「特超新星(hypernovae)」爆發,其爆發時的威力比一般的超新星還高10倍以上。
                  數十年來,天文學家一直想方設法地要瞭解大霹靂後的宇宙到底是什麼模樣?而第一代恆星和第一代星系如何形成,是理解宇宙最早期狀態的關鍵點。大霹靂後不久,宇宙全都只有氫、氦和非常少量的鋰等輕元素。至於這三者以外的其他重元素(或稱金屬元素),包括我們呼吸所需的氧或食鹽中的鈉等,都是經由恆星演化過程中核心核融合反應製造產生,或是經由大質量恆星演化末期發生超新星爆炸時製造出來的。因此,若恆星含有的重元素愈稀少,代表這顆恆星誕生的時間愈早,反之如太陽等富含重元素的恆星就是比較晚期才誕生的。為了瞭解宇宙早期的狀況,天文學家致力尋找極貧金屬星,它們的主要成分幾乎都是氫,只有非常少量的其他元素。而銀河系含有數千億顆恆星,天文學家熱衷於從中撈取最古老的那些恆星,以便瞭解它們的化學組成和運動模式。
                  天文學家以前就認為第一代恆星是在星系中心處形成,畢竟此處的重力效應是最強的。但經歷數十年搜尋,天文學家發現銀河系中心絕大部分恆星的金屬豐度都與太陽鄰近恆星相近。而且雖然銀河中心的恆星年齡高達70億歲左右,但還不夠老到能利用它們來瞭解早期宇宙的狀況。
                  利用位在澳洲和智利的望遠鏡進行研究,天文學家可能發現一個能在銀河系中發現最老恆星的致勝秘訣:那些金屬豐度低的恆星,會比其他恆星還藍一點;這些天文學家利用這些微的顏色差異,利用ANU的SkyMapper望遠鏡拍攝的影像,在銀河中心數百萬顆恆星中篩選出14,000可能為最老恆星的候選者,之後再用口徑大一點的望遠鏡拍攝這些恆星的光譜以進行詳細測量。結果又從中篩選出23顆恆星為極貧金屬星,這些天文學家又利用位在智利阿塔卡瑪沙漠的口徑更大的望遠鏡進行確認,最終確定其中9顆恆星的金屬豐度只有不到太陽的千分之一,甚至其中一顆只有太陽的萬分之一,這是迄今已知在銀河中心發現金屬豐度最低的恆星!
                  如果可以將太陽裡的所有鐵濃縮成約拳頭大小的話,則有些恆星的鐵含量只有一顆小小的鵝卵石大小;這是兩種非常不同的恆星種類。然而,知道這些恆星的金屬豐度低,並不足以拿來當作這些恆星是在宇宙極早期形成的絕對證據,因為這些恆星可能形成年代比較晚,但它們的形成地點是在銀河系中比較稀疏的地帶,恆星世代交替得少,造星物質中的重元素含量也隨之較少,只是現在剛好繞銀河公轉而行經銀河中心。
                  為了區分出這些可能性,這些研究學者精細測量這些恆星的距離以及它們在天空中的運動,以此檢視它們曾經身在何方。結果發現雖然其中有些恆星只是湊巧經過銀河中心,但有7顆恆星卻是自誕生起就在銀河中心。經電腦模擬顯示像這樣的恆星必定是在宇宙極早期形成的。
                  當銀河系中最早的第一代恆星死亡時,會留下可代表當代恆星的化學指紋;從這些化學指紋,顯示這些第一代恆星的死亡方式很特別,乃是所謂的特超新星爆炸,其爆炸威力比一般超新星還高10倍以上,這是宇宙威力最鉅的事件之一,與我們現今所知的任何恆星爆炸事件都截然不同。
                  銀河中心恆星數量極為龐大,所以在銀河中心要找到宇宙極早期形成的恆星就如同大海撈針一樣,可是如果找的方向正確,用的工具恰當,那就能事半功倍了。而找到這些古老恆星,讓我們對宇宙極早期狀態的認識又能多了一點。
                資料來源:[url=http://www.cam.ac.uk/research/news/ancient-stars-at-the-centre-of-the-milky-way-contain-fingerprints-from-the-very-early-universe]http://www.cam.ac.uk/research/news/ancient-stars-at-the-centre-of-the-milky-way-contain-fingerprints-from-the-very-early-universe[/url], 2015.11.11, KLC
「引用自臺北天文館之[url=http://tamweb.tam.gov.tw]網路天文館[/url]網站」
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