韦伯望远镜发现宇宙初期的“天体怪物”：比太阳大一万倍的超巨星

IT之家 5 月 21 日消息，美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯・韦伯太空望远镜（JWST）发现了宇宙初期存在着数百万颗超巨星的证据，这些星体的质量是太阳的一万倍，可能揭示了宇宙中重元素的起源。这项研究于 5 月 5 日发表在《天文与天体物理》杂志上。

研究团队称这些巨型星体为“天体怪物”，它们是在大爆炸后约 4.4 亿年诞生的，是宇宙中最古老的恒星之一。通过分析球状星团（IT之家注：由数万至数百万颗紧密聚集的恒星组成的结构）的化学成分，研究人员发现了这些“天体怪物”的存在。

大约有 180 个球状星团分布在我们银河系中，有着 134 亿年的历史，是天文学家探索宇宙早期时代的重要窗口。然而，尽管它们都是在相同的时间和环境下形成的，这些星团中的恒星却有着不同比例的元素（氧、氮、钠和铝）。天文学家认为，这种元素多样性可能是由于存在着超巨星造成的。这些超巨星在早期宇宙的高密度条件下诞生，在更高的温度下燃烧，产生更重的元素，随后“污染”了周围较小的幼年恒星（它们通常由更轻的元素组成）。

但是要找到这些超巨星并不容易，它们的大小是太阳的 5000 至 10000 倍，温度高达 7500 万摄氏度。由于更大、更亮、更热的恒星寿命更短，这些天体怪物早已在极其剧烈的爆炸中消亡，这种爆炸被称为超新星爆发。“球状星团已经有 100 亿到 130 亿年的历史了，而超巨星的最长寿命只有 200 万年。因此，它们很早就从我们现在能观测到的星团中消失了。只留下了间接的痕迹。”该研究的合著者、巴塞罗那大学天体物理学教授马克・吉尔斯（Mark Gieles）在声明中说。

为了寻找这些古老怪物留下的化学残迹，研究人员利用韦伯太空望远镜上的红外相机观测了 GN-z11 星系，这是目前发现的最遥远、最古老的星系之一，距离地球 133 亿光年。不同化学物质会以不同频率吸收和发射光线，所以通过分析来自 GN-z11 中不同球状星团的光线，天文学家发现了其恒星不仅密度很高，而且周围含有大量氮。“氮元素丰富只能由氢元素在极高温度下燃烧来解释，而只有超巨星核心才能达到这样的温度。”该研究的主要作者、日内瓦大学天文学教授科琳娜・沙博内尔（Corinne Charbonnel）说。

在找到了“天体怪物”的第一个线索后，研究人员将继续观测更多球状星团和更多星系，以验证他们的发现是否普遍存在。

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