美國麻省理工學院（MIT）的研究人員發(fā)現(xiàn)了宇宙中最古老的3顆恒星，它們恰好在銀河系“光環(huán)”附近。據(jù)分析，這3顆恒星形成于130億至120億年前，也就是第一批星系形成的時候。5月14日，相關論文發(fā)表于英國《皇家天文學會月刊》。
研究人員將這些小吸積恒星系統(tǒng)的恒星稱為“SASS”。他們認為，每顆恒星都曾屬于自己的小原始星系，后來被更大但仍在增長的銀河系吸收，而新發(fā)現(xiàn)的3顆恒星是各自星系中僅存的恒星。它們環(huán)繞在銀河系外圍，研究小組懷疑，那里可能還有更多古老恒星幸存者。
“鑒于我們對星系形成的了解，這些最古老的恒星肯定會在那里。”MIT物理學教授Anna Frebel說，“它們是宇宙中的一部分。我們現(xiàn)在有了一種新的方法來尋找它們。”
超微小矮星系被認為是宇宙中幸存的第一批星系之一。這些星系今天仍然完好無損，但由于距離地球太遠又太暗，天文學家無法對其展開深入研究。由于SASS恒星可能曾經屬于類似的原始矮星系，且距離銀河系更近，因此它們可能是理解超微小矮星系演化的關鍵。
“現(xiàn)在我們可以在銀河系中尋找更多更明亮的類似物，并研究它們的化學演化，而不必追逐那些極其微弱的恒星。”Frebel說。
該團隊的發(fā)現(xiàn)源于一個課堂概念。在2022年秋季學期，F(xiàn)rebel開設了一門新課程——觀測恒星考古學，主要學習分析古代恒星的技術，然后將這些技術應用到以前從未研究過的恒星上，以確定它們的起源。
學生們利用Frebel多年來從拉斯坎帕納斯天文臺的6.5米麥哲倫-克萊望遠鏡收集的恒星數(shù)據(jù)進行研究。他們正在尋找138億年前發(fā)生大爆炸后不久形成的古老恒星。當時，宇宙主要由氫和氦以及極低豐度的其他化學元素組成，如鍶和鋇。因此，學生們從Frebel收集的數(shù)據(jù)中尋找具有光譜或星光測量值的恒星，這些恒星鍶和鋇的豐度很低。
他們將搜索范圍縮小到麥哲倫望遠鏡在2013至2014年間最初觀測到的3顆恒星。天文學家從未對這些特殊的恒星進行后續(xù)研究，以解釋它們的光譜并推斷其起源。因此，這些恒星是Frebel班上學生的“完美人選”。
在完成分析后，學生們得出結論，與參考恒星太陽相比，這3顆恒星的鍶、鋇和鐵等其他元素的豐度非常低。這些恒星的低化學豐度暗示了它們最初形成于130億至120億年前。事實上，它們的低化學特征與天文學家之前對一些古老的超微弱矮星系的測量結果相似。
根據(jù)直覺，研究小組檢查了恒星的軌道模式，發(fā)現(xiàn)這3顆恒星位于銀河系光環(huán)的不同位置，距離地球約3萬光年。當他們利用蓋亞天體測量衛(wèi)星的觀測結果追溯每顆恒星圍繞銀河系中心的運動時，研究小組注意到了一件奇怪的事：主盤中大多數(shù)恒星像賽車在賽道上一樣運動，而相對于這些恒星，新發(fā)現(xiàn)的3顆恒星似乎都走錯了方向。在天文學中，這被稱為“逆行”，是一個物體曾經被“吸積”或從其他地方吸入的線索。
這3顆恒星的軌道與星系盤甚至光暈的其他部分完全不同，再加上它們的化學豐度較低，有力地證明了這些恒星曾經屬于更古老、更小的矮星系，這些星系以隨機角度落入銀河系，并在數(shù)十億年后繼續(xù)在其頑固的軌道運行。
該團隊渴望尋找其他古老的SASS恒星。現(xiàn)在，他們有了一個相對簡單的方法：首先，尋找化學豐度低的恒星，然后追蹤它們的軌道模式，尋找逆行的跡象。他們預計，在銀河系4000多億顆恒星中，該方法將發(fā)現(xiàn)一小部分但數(shù)量可觀的宇宙中最古老的恒星。
