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科学探索

相当于300个太阳,天文学家在131亿光年外,看到了宇宙第一批恒星

科学探索宇宙观察2023-06-10

138亿年前,奇点的平衡被某种未知的原因打破,发生了巨大的爆炸,时间与空间由此诞生,同时带来的还有如今宇宙中所有的物质。


爆炸之初,物质只能以电子光子和中微子等基本粒子的形态存在,50万年后,炽热的辐射逐渐冷却下来,背景温度下降到3000摄氏度左右,这时中性原子不再被电离,引力开始发挥它的主导作用。


此时宇宙中的主要成分为气态物质,其中氢元素占据了宇宙物质总量的92%,其余为氦元素与不到1%的锂元素,早期宇宙中的金属元素非常少,这也就决定了在那时诞生的恒星金属丰度会非常低,这是当今宇宙中最强的能量释放活动之一,爆发一瞬间所释放的能量等于太阳一生中释放的能量总和,并且爆炸的物质会以光速的十分之一向外扩散,能够瞬间摧毁50光年之内的任何生物。


不过第一代恒星因其成分的特殊性,它和普通超新星爆发的机制和遗留物都有很大不同,同等质量下,第一代恒星中超新星爆发释放的能量是普通超新星的10到100倍,它们消亡的方式是当下的宇宙无法复刻的。


第一代恒星大多只存在于宇宙诞生后的1到3亿年左右,发现它周边的宇宙空间存在着一个奇特的星际云团,它的化学特征与当下常规云团有所不同。


类星体看起来很像恒星,它会散发超强的光芒,不过它并不是恒星,本质上它是一种星系,中心是一个超大质量黑洞,一般来说类星体的体积比星系要小,但黑洞吞噬物质过程中会释放巨大的能量,威力足以达到普通星系的上千倍,使得望远镜在百亿光年之外也可以观察到它。


本次发现的类星体来自遥远的131亿光年之外,也就是说它发出的光在宇宙中走了131亿年才到达地球,光谱中的高能部分也会占比更大。


根据估算,这颗第一代恒星的质量大约是太阳的300倍,临终时发生的大爆炸让它成为了一颗不稳定的超新星。

普通的超新星爆炸是内部核聚变停止,无法抵抗自身引力向内坍缩引发的爆炸,最后留下一颗中子星或黑洞,而不稳定的超新星则有所不同。


不稳定的超新星一开始同样也是向内坍缩,后面的情况就有所不同了,塌缩造成核心过度的压缩,内部的光子衰变为电子和正电子对,超压力使核分裂失控,就意味着现在的一些远古星系都是第一代恒星的后代,它们中的尘埃和元素,都来自于第一代恒星超新星爆发后释放的能量。


早期的第一代恒星质量一般都比较大,内部核聚变反应也更加迅猛,因此寿命也相对短一些。


不过也有一些例外,形成一部分小质量的一代恒星,这些小质量恒星寿命有些可以达到百亿年,个别红矮星甚至拥有千亿年的寿命,宇宙中仍然有它们的痕迹。

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