詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）可能剛剛發(fā)現(xiàn)了宇宙中第一批恒星。如果真是這樣，這將結(jié)束天體物理學(xué)中最重大的一項(xiàng)搜索任務(wù)?？紤]到哈勃望遠(yuǎn)鏡幾十年來對(duì)這些恒星漫長而無果的探索，這是韋伯望遠(yuǎn)鏡的一項(xiàng)卓越成就。

研究人員將最古老的恒星稱為第三類星族（Population III，或Pop III）。因?yàn)橛袝r(shí)天文學(xué)家出于某種原因?qū)⑹挛锩麨橄喾吹?，Pop III是最老的恒星，Pop II居中，Pop I是最新生成的恒星。我們的太陽屬于第一星族（Pop I）。

一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)在一篇新論文中宣布，他們利用韋伯望遠(yuǎn)鏡，找到了Pop III恒星的第一個(gè)證據(jù)。論文已于6月6日上傳至預(yù)印本數(shù)據(jù)庫arXiv，目前尚未經(jīng)同行評(píng)審。

這一發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

其中之一是韋伯望遠(yuǎn)鏡的威力。因?yàn)楣馑儆邢?，所以你看得越遠(yuǎn)，就能看到越早的時(shí)間。韋伯望遠(yuǎn)鏡能夠看到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)。該團(tuán)隊(duì)用它觀測一個(gè)明亮的、非常遙遠(yuǎn)的星系GN-z11，希望獲得一個(gè)當(dāng)宇宙只有約4億歲時(shí)的強(qiáng)大而清晰的光譜。作為對(duì)比，今天的宇宙年齡約為137億歲。

另一個(gè)是稱為金屬豐度（metallicity）的星體屬性，即一顆恒星擁有比氫或氦重的物質(zhì)多少（天體物理學(xué)中的金屬指的是任何比氫和氦中的元素）。恒星的金屬豐度決定了怎樣將其歸類。Pop I金屬豐度最高，Pop III金屬豐度最低。

總的來說，宇宙中的重元素是由恒星產(chǎn)生的，無論是通過其內(nèi)層的核聚變反應(yīng)，還是通過它變成超新星時(shí)瞬間爆發(fā)的高溫。目前散落在宇宙中的Pop I恒星是由Pop II恒星爆炸時(shí)留下的碎片構(gòu)成的。但是Pop II恒星一定是從更古老的恒星開始的，因?yàn)樗鼈兊慕饘儇S度低于Pop I，但比大爆炸之后的恒星要高。

因此，如果Pop II需要比大爆炸時(shí)所能提供的金屬更多，那么它們一定是利用了Pop III恒星的殘骸。Pop III幾乎完全由氫和氦構(gòu)成，即金屬豐度非常低。它們應(yīng)該非常巨大，并且不會(huì)活很長時(shí)間（至少在恒星時(shí)間尺度上），然后以超新星爆發(fā)的形式走向死亡，而這些超新星爆發(fā)則為整個(gè)宇宙的其余部分生成了最初的金屬元素。

所以，科學(xué)家們一直在尋找的遠(yuǎn)古恒星的跡象就是非常、非常古老和非常低的金屬豐度。而在GN-z11星系中，科學(xué)家相信已經(jīng)找到了長期尋找的這一特征。

研究人員觀察了GN-z11星系外圍的氣體暈，認(rèn)為Pop III恒星可能就是在那里形成的。在那個(gè)區(qū)域，他們發(fā)現(xiàn)了一條非常強(qiáng)的HeIIλ1640光譜線，當(dāng)氦極熱時(shí)，它會(huì)出現(xiàn)在光譜中。更重要的是它周圍沒有金屬元素，顯示附近沒有更高金屬豐度的恒星存在。在沒有任何金屬存在的情況下，有些東西使氦變得異常熱，該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為終于找到了Pop III恒星。

新研究所做的觀測極其令人興奮，但現(xiàn)在適當(dāng)?shù)鼐徍瓦@種興奮很重要。首先，對(duì)于可能導(dǎo)致這條HeIIλ1640光譜線的原因，存在其它可能的解釋。比如GN-z11星系中心可能存在活躍的星系核，從而導(dǎo)致該光譜線。

此外，該觀測需要更多進(jìn)一步研究才能得到最終確認(rèn)，這需要韋伯望遠(yuǎn)鏡作進(jìn)一步的觀測。而韋伯的時(shí)間對(duì)眾多的研究者來說太搶手了，因此不易獲得，但該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃盡快認(rèn)證其觀察結(jié)果。而這一切仍有待同行評(píng)審。

不過新研究存在很大被認(rèn)證的潛力，這意味著科學(xué)家真的可能已經(jīng)在天體物理學(xué)領(lǐng)域最大目標(biāo)之一的研究上取得了巨大成功。如果這最終被確認(rèn)為是對(duì)最古老Pop III恒星的第一次真正探測，它將為科學(xué)探索開啟一個(gè)全新的世界。