這個球狀星團因「貧鐵」創了紀錄

2020-11-22 光明網

　　在天文學中，金屬豐度比太陽低的恆星被稱為貧金屬星，往往誕生時間比較早；富金屬星則與太陽金屬豐度差不多甚至更高，也比較年輕。

　　年齡越大的貧金屬星代表著越早的宇宙演化階段。因此，找到貧金屬星是研究恆星演化史的關鍵。

　　據悉，一個國際天文學家小組在距地球250萬光年的仙女座星系外圍發現了一個迄今金屬豐度最低的球狀星團RBC EXT8。

　　這一發現刷新了大型球狀星團的理論金屬豐度下限，挑戰了現有的球狀星團形成理論。相關研究成果於10月15日發表在《科學》雜誌上。

　　創紀錄的球狀星團金屬豐度有多貧

　　天文學中的金屬與通常所說的金屬概念並不相同。天文學上把一切比氦重的化學元素都稱為金屬，一顆恆星表層大氣裡金屬元素的總和就是金屬豐度，即金屬含量。

　　RBC EXT8是一個大質量球狀星團，其半徑達9光年，質量是太陽的100萬倍，金屬豐度卻只有太陽的1/800。

　　對此，中山大學物理與天文學院副教授湯柏添在接受科技日報記者採訪時說：「這一發現刷新了球狀星團的金屬豐度下限，此前金屬豐度最低的是銀河系球狀星團ESO280-SC06，金屬豐度為太陽的1/250。」

　　中國科學院國家天文臺副研究員李海寧此前對科技日報記者表示，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。

　　「鐵元素的豐度一般通過鐵元素在可見光範圍內的躍遷吸收線來測量。」湯柏添以本次研究為例說，研究人員藉助位於美國夏威夷的凱克望遠鏡的高解析度光譜儀對RBC EXT8進行了高解析度光譜觀測，通過測量鐵元素的躍遷吸收線的大小，確定了RBC EXT8的金屬成分信息。

　　RBC EXT8金屬豐度的測量難度不小，「由於RBC EXT8距離地球太過遙遠，所以並不能分辨單顆恆星的金屬豐度，而是進行了整個星團的積分光譜觀測。研究人員假設星團裡所有的恆星都是在一次星爆中同時誕生，具有相同的金屬豐度。1/800的太陽金屬豐度即星團裡所有恆星平均的金屬含量。」湯柏添介紹。

　　從球狀星團的金屬豐度透視早期宇宙

　　測量球狀星團的金屬豐度可以評估早期宇宙中星系的化學元素積累情況。

　　李海寧描述道，宇宙誕生之初，大爆炸產生了大量的氫、氦和極其微量的鋰，在這樣的環境下誕生了第一代恆星。

　　第一代恆星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，埋藏在孕育第二代恆星的星際塵埃中。就這樣代代相傳，每一代新生恆星中的金屬含量都會比它的上一輩高一些，今天恆星「新生兒」的金屬含量要比130億年前的「老祖先」高出200萬倍。

　　應重新審視大質量球狀星團形成理論框架

　　湯柏添表示，我們附近的星系（包括銀河系）都會有一些貧金屬球狀星團，但RBC EXT8是現有最貧金屬豐度的紀錄保持者，其超低的鐵元素挑戰了現有的星團形成理論。直到目前人們還認為，大型球狀星團不可能在金屬豐度如此低的條件下形成。

　　「一般認為大質量球狀星團的形成所需要的金屬豐度下限為太陽金屬豐度的1/250。也就是說，大質量球狀星團的形成並不會在極貧金屬豐度時發生。但本次觀測證據表明，這個球狀星團在星系形成早期，即金屬豐度僅為太陽豐度1/800的情況下就已經形成。」湯柏添表示，這說明科學家應該重新審視大質量球狀星團形成理論的框架。(唐 芳)

[ 責編：蔡琳 ]

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