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宇宙中第一批恒星,没有人见过。它们太早了。大爆炸之后大约1亿年,宇宙里几乎只有氢

宇宙中第一批恒星,没有人见过。

它们太早了。大爆炸之后大约1亿年,宇宙里几乎只有氢和氦,没有碳,没有氧,没有铁,连一粒尘埃都没有。第一批恒星就是从这片纯净到极端的原始气体云里诞生的。这批恒星有个名字,叫第三星族星。名字里数字是3,年纪却最老。它们极其庞大,极其炽热,燃料烧得飞快,几百万年就走完了一生。放在宇宙138亿年的时间尺度上,这连一个眨眼都算不上。

然后它们炸了。超新星爆发把它们肚子里锻造出的重元素抛洒到周围的星际空间,成为下一代恒星的原料。从那以后,宇宙里再也没有条件造出同样的星了,因为环境已经被它们自己“污染”过了。

几十年来,天文学家只能在理论模型里推算第三星族星的性质。它们应该存在,逻辑上必须存在,否则后来的一切无法解释。但直接的观测证据,一直没有。

2024年,第一条线索出现了。剑桥大学的罗伯托·迈奥利诺团队用韦布望远镜的近红外光谱仪,对准了一个叫GN-z11的遥远星系。GN-z11是已知最亮的早期宇宙星系之一,形成于大爆炸后仅4亿年左右。在它旁边大约3千秒差距的地方,研究者发现了一个小型伴星体,取名赫柏。赫柏发出的光谱里有一条微弱的发射线,对应的是被电离两次的氦,也就是氦原子被剥掉了两个电子。

要把氦的两个电子都剥掉,需要能量极高的紫外辐射。普通恒星做不到这件事。而赫柏的光谱里又探测不到任何重元素的痕迹,这就排除了大多数已知的辐射源。迈奥利诺团队当时给出了一个谨慎的判断:最合理的解释,是第三星族星。

但一条发射线,一个团队的观测,在天文学里还远远不能定案。

现在,案子有了新进展。迈奥利诺团队用韦布望远镜更高分辨率的模式重新观测了赫柏,确认那条氦发射线是真实的,并且把它分解成了两个独立的成分。与此同时,佛罗伦萨大学的艾尔卡·鲁斯塔团队独立地在同一个位置探测到了氢的发射线,提供了第二个锚定信号。两组研究都没有在赫柏的辐射中找到任何重元素的迹象。

两篇独立研究,两种不同的谱线,同一个结论指向:赫柏里面正在发光的,很可能就是那些由纯氢和纯氦构成的原初恒星。

鲁斯塔团队更进一步。他们用赫柏观测到的氦氢比例,结合理论模型,推算出这些第一代恒星的质量分布。结果显示,它们大多集中在太阳质量的10到100倍之间,属于典型的“头重型”分布,个头大、温度高、寿命短。这与几十年来理论预测的第三星族星特征高度吻合。

这两篇论文目前以预印本形式发布在arXiv上,还没有经过同行评审。天文学家还需要更多观测来进一步确认。但作为目前最强的观测证据,它们第一次让第三星族星从纯粹的理论推演,变成了望远镜里可以反复检验的信号。

那些在宇宙诞生之初燃烧了几百万年就消失的恒星,留下的重元素喂养了后来的一切,包括太阳,包括地球,包括地球上每一个正在读这段话的人体内的铁原子。它们消失了130多亿年,现在终于有东西能指认它们了。

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图为天文学家发现迄今最强有力的宇宙第一代恒星存在证据,图源:*arXiv* (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2603.20362

信源:Roberto Maiolino / Science X Network, "Astronomers find the strongest evidence yet for the universe's first stars", phys.org, April 12, 2026