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迄今为止最遥远的恒星被发现
2022-04-19 09:43:35
文章来源
扬子晚报

  近日,美国国家航空航天局(NASA)宣布哈勃太空望远镜(以下简称哈勃)利用引力透镜效应,发现了人类迄今观测到的最遥远的单颗恒星。这颗恒星被命名为埃伦德尔(Earendel),在古英语单词中意为晨星或旭日之光。那么,这缕“晨光”将为人类揭示宇宙演化带来哪些新的线索?记者采访了中科院紫金山天文台专家。

  通讯员周团辉扬子晚报/紫牛新闻记者于丹丹

  最遥远的恒星有多远

  发出的光线用129亿年才到达地球

  这颗恒星诞生于宇宙大爆炸后的10亿年内。研究人员估计,这颗恒星的质量至少是太阳的50倍,亮度是太阳的数百万倍。由于距离地球非常遥远,它发出的光线用了129亿年才到达地球,这是人类迄今为止最遥远的恒星。相关研究结果发表在《自然》杂志上。

  之所以能探测到如此遥远的恒星,要归功于宇宙中存在一种被称为“引力透镜”效应。什么是引力透镜效应呢?这是爱因斯坦广义相对论中预言的一种现象,指时空在大质量天体附近会发生畸变,从而使得光线在经过大质量天体附近时发生偏折。

  中国科学院紫金山天文台研究员郑宪忠告诉记者,这次哈勃能看到埃伦德尔,是因为在地球和埃伦德尔之间,有一块特殊的“放大镜”,这块“放大镜”其实是一个巨大的星系团——WHL0137-08,正是由于WHL0137-08的引力透镜效应,埃伦德尔的光才能被敏锐的哈勃捕捉到。

  这种类似于日常生活中使用凸透镜来聚集太阳光所发生的效应。我们无法向太空发射更多的巨型玻璃透镜,但幸运的是,浩瀚宇宙为我们提供了另一种更强大的方法。“当光线经过星系团时,因强大的引力而产生的空间扭曲会使光线偏折,星系团就像放大镜一样汇聚和放大了背景天体的图像,间接形成了一种‘放大镜机制’。”郑宪忠说,星系团WHL0137-08距离地球56亿光年,埃伦德尔所在星系的光在抵达星系团WHL0137-08时,被星系团扭曲成一个长长的新月形,星光被放大了数千倍。

  太空望远镜是通过长时间的曝光来收集宇宙中的光子,从而探测出未知天体的。在星系团的“助攻”下,这一次,哈勃捕捉到了来自埃伦德尔的光子。

  “身世之谜”仍待揭开

  可能是“初代恒星”,藏着宇宙起源的秘密

  关于埃伦德尔的详细“身世”,至今仍有许多未解之谜,例如它具体的质量、亮度、温度和类型等,但是它让科学家看到了捕捉第一代恒星踪迹的希望。

  埃伦德尔诞生于宇宙的“婴儿时期”。美国约翰斯·霍普金斯大学研究人员、论文第一作者布赖恩·韦尔奇表示,埃伦德尔存在于很久以前,形成它的“原材料”可能不同于以往已知的恒星。这屡“晨光”为科学家研究早期宇宙提供了一个非常难得的窗口和机会。

  “现有的理论模型认为,宇宙大爆炸后,炽热的辐射渐渐平息下来,宇宙温度慢慢下降,经历一个黑暗时期,中性氢开始在一些宇宙物质密度较高的地方聚集,当其质量、压力增大到一定程度时,发生核聚变,形成了第一代恒星。”郑宪忠解释,第一代恒星诞生于距今约137亿年前,基本由氢和氦元素组成,还有极少数的锂等,金属丰度接近零。它们的诞生意味着宇宙再电离时期的开始。而埃伦德尔诞生于宇宙再电离结束时期,它是否携带着第一代恒星的“出生证明”,值得探寻。

  郑宪忠告诉记者,至今为止,人类还没发现过第一代恒星,因为它们数量稀少,而且在宇宙演化早期,中性氢会吸收天体的光,导致恒星暗淡。如果第一代恒星被探测到,将为揭示星系化学和动力学演化提供重要线索。“了解天体是如何诞生的,对于探寻生命的起源、理解文明的意义或许也会提供一些借鉴。”郑宪忠说。

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  韦布望远镜接棒继续观测“晨星”

  天文学家预计WHL0137-08星系团的放大作用还能持续多年,让哈勃太空望远镜的“继任者”、预计今年6月底前后“上岗”的詹姆斯·韦布太空望远镜得以继续观测“晨星”。

  哈勃太空望远镜观测波长范围是115纳米至2.5微米,分布在紫外到红外波段;而韦布太空望远镜观测波长范围是600纳米至28.8微米,主要处于红外波段。遥远的“晨星”发出的光线“长途跋涉”后,会以波长较长的红外线形式抵达近地空间,令韦布太空望远镜可以对它做更清晰观测。

  天文学家打算观测“晨星”的亮度和温度,还想了解它的构成,研究它是否属于“第三星族星”。天文学家假设,宇宙诞生初期形成一批主要由原始氢和氦构成的恒星,它们被称为“第三星族星”。


责任编辑:陈康利

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