臺北市立天文科學教育館

宇宙誕生初期，廣闊黑暗的空間中充滿了氫與氦，直到宇宙中第一批恆星在高密度的氣體分子雲中誕生，才開始出現星光。當這些恆星接近演化末期時，核心的核融合反應才首度製造出比氫、氦更重的其他元素。而這些被分類為第三族（Population III）的第一代恆星，至今仍未有直接觀測的證據。直到近期團隊發表研究認為，他們可能已在早期宇宙發現了一個富含第三族恆星的星系——GLIMPSE-16403。雖然GLIMPSE-16403目前僅歸類為由第三族恆星的候選目標，但這也意味著發現宇宙第一批形成恆星的時刻或許已指日可待。

圖說：此影像中的天體為球狀星團NGC 1866，大部分由非常古老的第二族恆星組成，即是接續宇宙早期第三族恆星之後產生的下一代恆星。影像來源：ESA/Hubble and NASA

大霹靂之後，宇宙從炙熱的夸克-膠子組成的電漿，演變至黑暗空間中充滿氫與氦。而宇宙黎明（Cosmic Dawn）是指，當第一批形成恆星與星系開始誕生後，逐漸為宇宙帶來光明的時期 。這些初代恆星、星系在宇宙演化過程中至關重要，因為比氫和氦更重的元素，只能從恆星演化末期的核融合反應，以及超新星爆發等劇烈的過程中產生。而迄今的研究僅能透過間接證據推測這些恆星的存在，但並未能直接探測到它們。

根據天文學家的推測，第三星族恆星大小可能極為龐大，遠超過目前宇宙中所見的恆星質量。由於質量越大的恆星壽命越短，這些恆星或許早已演化為黑洞或超新星殘骸，而將其死亡前製造的重元素拋散至星際物質中，影響了後續形成恆星的演化。因此天文學家非常希望能夠直接觀測這些宇宙最初的恆星，以了解在宇宙黎明時期，第一批形成的恆星與星系是如何電離吹散濃密的中性氫雲氣，讓宇宙變得透明。

圖說：大質量恆星就如同這些位於於大麥哲倫星雲的藍白色恆星，比質量低的恆星溫度更高，核心的核融合反應更劇烈，因此恆星本身燃料消耗得更快、壽命也更短。影像來源：ESA/Hubble, NASA and D. A. Gouliermis

由於在遼闊宇宙中尋找第三星族恆星猶如大海撈針般困難，因此研究團隊決定針對特定區域，尋找具有強烈氫與氦光譜特徵、但缺乏其他重元素的星系。分析研究後團隊篩選出兩個候選星系，其中一個較不確定，而星系GLIMPSE-16403則符合所有候選標準。此星系出現在大霹靂後約8.25億年，因此成為第三族恆星所組成星系的最佳候選者。

但是確認GLIMPSE-16403是否為第三族恆星組成仍需更多觀測，特別是標定精細的光譜數據，這對於如此遙遠的觀測目標來說極具挑戰性。儘管如此，這項發現仍令人振奮，能夠直接觀測到第三星族恆星或許即將成真。研究人員說明：「在約一百年前，人類觀察宇宙的疆界首次突破銀河系邊緣，由仙女座與三角座星系標示出我們在宇宙中的位置。回顧這百年來的重大發現，我們不禁好奇，當年的天文學家若得知人類即將親眼見證宇宙形成初期最早誕生的恆星，會作何感想？」（編輯／蔡承穎）

資料來源：Science Alert