韦布望远镜发现宇宙第一批恒星最强证据

天文学家利用詹姆斯·韦布空间望远镜，发现了迄今为止最有力的第三星族恒星存在证据。第三星族恒星被认为是宇宙中形成的第一代恒星。相关研究成果详述于两篇以预印本形式发表在 arXiv 服务器上的配套论文中。研究聚焦于一个名为"赫柏"的小型暗弱天体，它位于已知最早星系之一 GN-z11 的附近——该星系存在于大爆炸后仅4亿年。

arXiv [2603.20363] 近GN-z11的原始HeII发射体 - arXiv

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来自宇宙黎明的信号

这一发现建立在2024年开展的研究工作之上。当时，剑桥大学Roberto Maiolino领导的团队首次利用詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）的近红外光谱仪，从"赫柏"（Hebe）星系中探测到一条异常的发射谱线。该信号与双电离氦的特征吻合——产生这种电离态需要极为高能的辐射。光谱中未检测到任何重元素，这正是原始、未经污染的太初气体的典型标志。

在新研究中，Maiolino团队通过更高分辨率的观测证实了氦信号，并将其分解为两个独立成分，二者之间存在每秒120千米的速度差。论文作者写道："第三星族星是解释所观测到的HeII发射的最合理方案，其他类型的天体或机制均无法令人满意地加以解释。"另一项由佛罗伦萨大学Elka Rusta领导的独立研究则在同一位置探测到了氢发射谱线，为上述发现提供了进一步佐证。

约束第一代恒星

鲁斯塔团队通过理论建模，分析了在赫伯星系中观测到的氦氢比。他们的分析倾向于支持一种"顶重"质量分布——大多数远古恒星的质量约为太阳的10至100倍——这与长期以来关于第三星族星比现今形成的恒星质量更大、温度更高的预测相吻合。这些原初星团的总恒星质量估计在2万至60万个太阳质量之间。

与现代恒星不同，第三星族星诞生于几乎由纯氢和氦组成的气体云中，彼时更重的元素尚未在恒星内部熔炉中锻造而成。据信，这些恒星在短短数百万年内便燃尽了自身的燃料，随后以超新星爆发的形式将重元素播撒至宇宙，为下一代恒星的诞生奠定了物质基础。

下一步展望

研究人员指出，尽管无法完全排除其他解释——包括直接坍缩黑洞或原初黑洞——但他们认为这些情形的可能性较低。未来还需要詹姆斯·韦布空间望远镜的进一步观测，才能加深我们对这些古老天体的理解。一旦得到证实，这一探测结果将为我们打开一扇直接观测早期宇宙状态的窗口，并标志着这场跨越数十年的探索迎来了历史性的里程碑。