臺北市立天文科學教育館

初生的恆星，估計在宇宙1億歲時誕生，還不到現在宇宙年的1%。第一代恆星在天文物理學中也被稱做恆星族III（編按：依金屬豐度比例分類，恆星族I如太陽；恆星族II常見於球狀星團內的老恆星，其金屬含量豐度較少；恆星族III則是除了氫和氦，其他金屬豐度更低）。天文物理理論認為，第一代恆星形成時的大質量，導致恆星的生命週期走到超新星爆炸時，所炸出來的元素會散佈在星際空間。然而，幾十年天文學家孜孜不倦地搜索，還是沒有找到這些初生恆星存在的直接證據。

發表於《The Astrophysical Journal》天文物理學期刊的新成果，天文學家使用近紅外光譜儀，於雙子星天文台其一口徑8.1公尺的望遠鏡，觀測數顆已知最遙遠的類星體。藉由分析類星體周圍雲氣的光譜，發現了不尋常的組成：其含鐵量比太陽多了20倍，而鎂鐵[Mg/Fe]的比例則是出奇地低。

科學家相信，這特徵是來自第一代恆星以不穩定對超新星（Pair-instability supernova）的型態爆炸所留下。估計該顆恆星約為太陽質量150~250倍的巨型恆星。與其他超新星不同的是，它不會在原處留下殘骸（例如中子星或黑洞），而是將所有物質拋出。因此要找到第一代恆星的方法，第一個是正巧觀測到這類型的爆炸事件（要能遇到，可謂極其困難）；第二個是利用其元素的化學特徵，辨別出那些被噴到星際空間的物質。但這也是件棘手的研究工作，因為光譜線的亮度，除了代表元素的豐度，同時也包含了其他物理參數，還需仔細校正。

為了尋找大質量恆星族III的存在證明，在好些年前，天文學家聚焦在銀河系銀暈中的恆星，嘗試回答這難解之謎。而這回，從類星體光譜中元素的波長，利用其強度來估計該元素的豐度，由東京大學的吉井讓和鮫島寬明與其他共同作者發表：「一個質量約為300個太陽質量的恆星，以不穩定對超新星炸出的鎂鐵比例，與我們這次觀測類星體的元素分析結果一致。」是個很振奮的研究成果，表示這方法可應用於尋找初生的恆星。

如今的宇宙，儘管大質量的恆星III已不復在，但遺留在星際空間的物質，可能依舊存在至今。為了更徹底地解釋這個新發現，還需要更多其他不同來源的觀測結果，調查是否有相似的特徵。若確定了這個尋找第一代恆星的新工具，我們對宇宙演化的細節也就能梳理地更加清晰。(編譯 / 潘康嫻)