15800光年外，神秘的半人馬座歐米伽球狀星團中，有這樣一群孤獨的天體：它們身處該星團中心，與其他星球遙遙相望；它們平淡無奇，從運動學特性上與其他星球差別不大……
近日，arXiv網站發表了一項最新觀測結果：天文學家發現，在半人馬座歐米伽球狀星團中，有11顆恆星的金屬豐度非常之低。
「這意味著，它們是半人馬座歐米伽球狀星團中最古老的天體之一，而歐米伽球狀星團的身世一直是謎，這些貧金屬恆星的發現將有助於我們揭開歐米伽星團的身世。」中國科學院國家天文臺副研究員李海寧告訴科技日報記者。
堪稱宇宙時刻表的恆星金屬含量
「天文學上把一切比氦重的化學元素都叫做金屬，一顆恆星表層大氣裡金屬元素的總和就是金屬豐度，也就是金屬含量。」李海寧告訴記者，天文學中的金屬與通常所說的金屬概念並不相同。
宇宙誕生之初，大爆炸產生了大量的氫、氦和極其微量的鋰，於是在這樣的環境下誕生了宇宙中的第一代恆星。它們合成並製造了一些比鋰更重的金屬元素，並且在其短暫一生結束的同時，通過超新星爆發將其製造的各種金屬元素噴射到四面八方，埋藏在孕育它們的直系後代——第二代恆星的星際塵埃當中。
就這樣代代相傳，恆星也隨著宇宙不斷成長，每一代新生恆星中的金屬含量都會比它的上一輩高一些，今天的「新生兒」恆星的金屬含量要比130億年前的老祖先高出兩百萬倍。
「所以通常可以認為，金屬豐度越低的恆星，就代表著越早的宇宙演化階段。」李海寧說道。
但並不是所有的金屬元素含量都能測定，天文學家常用在可見光範圍最易測量的鐵元素豐度來表示一顆恆星的金屬豐度。
但如果要準確的確定一顆恆星的金屬豐度，則需要藉助恆星光譜。恆星光譜是在黑體譜上疊加了許多暗線，而這些暗線其實是熾熱的星光穿過恆星外層較冷的大氣時，特定波長產生的吸收特徵。因此，每一條暗線都隱藏著某種元素在星光中留下的獨特信息。通過測量不同譜線的強度，我們就能夠知道這顆恆星的表層大氣包含哪些元素、含量是多少。
我們為何關注這些最缺乏金屬的恆星
正如前文所說，宇宙大爆炸之初，恆星的老祖宗們所擁有的金屬含量非常低。也就是說，找到那些缺少金屬的恆星，就能研究恆星及相關天體的演化史，這對於我們這些居住在地球並環繞太陽飛行的人類來說，確實很有意義。
金屬豐度沒有特定的分類，一般是根據金屬豐度的高低，粗略地把恆星分為富金屬星與貧金屬星。「比如，和太陽金屬豐度差不多或者更高的恆星可以認為是富金屬星，而比太陽金屬豐度低的恆星統稱為貧金屬星。」李海寧說。
她介紹說，金屬豐度可以粗略地顯示恆星的年齡，因此富金屬星通常比較年輕，而缺乏金屬元素的貧金屬星則比較年老。
半人馬座歐米伽球狀星團位於大約15800光年之外，是最明亮、最大質量的銀河系球狀星團。
觀測顯示，半人馬座歐米伽球狀星團的化學成分極具多樣化，天文學家推測它可能擁有多達15個獨特的恆星種群。與其他球狀星團相比，半人馬座歐米伽球狀星團中的恆星表現出更高的金屬分散度。
雖然半人馬座歐米伽球狀星團一直是許多科學家研究的對象，但其起源和金屬富集史仍然是一個懸而未決的問題。
科學家對半人馬座歐米伽球狀星團中的395顆巨星進行了測量。最終發現了11顆金屬豐度在2.3到2.52之間的恆星。
有意思的是，這些最缺乏金屬的恆星似乎集中在星團中心，也可能被限制在一個狹窄的軌道內。
李海寧告訴記者，這些觀測證據表示半人馬座歐米伽球狀星團在很早很早的時候，由兩個金屬豐度不同的恆星系統碰撞到一起，經過長時間的演化充分混合，所以在運動學上已經看不出差異了。（記者 張 曄）
[ 責編：趙宇豪 ]