我们从何而来？宇宙中的第一代恒星

<p><br></p><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">天文学家用ESO的甚大望远镜发现了到目前为止最明亮的早期宇宙星系，并获得了强有力的证据，表明宇宙的第一代恒星正潜藏其中。这些巨大而明亮的天体此前只存在于纯粹的理论中，它们是宇宙史上第一批重元素的制造者——这些元素对锻造今天我们周围的恒星、围绕恒星运行的行星，以及我们所了解的生命来说是必须的。新发现的星系编号为CR7，比此前已知最明亮的遥远星系还要亮三倍。</p><div id="attachment_15973" class="wp-caption alignnone" style="margin: 0px auto 14px; padding: 5px 0px 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 18px; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; max-width: 100%; overflow: hidden; width: 1034px; word-break: break-all; color: rgb(68, 68, 68); background: none rgb(255, 255, 255);"><p><a href="data/attachment/portal/201605/25/210622g7gp1jgtgw1t0xet.jpg" target="_blank"> </a></p></div><div id="attachment_15973" class="wp-caption alignnone" style="margin: 0px auto 14px; padding: 5px 0px 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 18px; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; max-width: 100%; overflow: hidden; width: 1034px; word-break: break-all; color: rgb(68, 68, 68); background: none rgb(255, 255, 255);"><span style="color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.8em; font-variant: inherit; font-weight: inherit; line-height: 1.8em;">CR7艺术想像图：早期宇宙中最明亮的星系</span></div><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">天文学家长久以来都在理论上构想第一代恒星的存在——这些恒星名为“第III星族恒星”——它们是从宇宙大爆炸的原始物质中产生的。（之所以把这些恒星分类为第III星族是因为天文学家已经把银河系恒星分类为太阳那样能够形成积吸盘、富含重元素的第I星族，以及更为年老、重元素含量低、通常存在于银河系核球和晕以及球状星团内的第II星族。）所有较重的化学元素——如对生命十分重要的氧、氮、碳和铁——都是在恒星内锻造出来的。这就意味着首批恒星必然是由恒星出现之前仅存的元素——氢、氦和微量的锂形成的。</p><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">这些第III星族的恒星极其巨大——比太阳大几百上千倍——极为炽热，也极为短命——只需大约两百万年就会爆发成超新星。但是此前并没有找到能够证明它们存在的实质性证据。寻找这些恒星极其困难：它们的生命周期极短，它们出现的时候，宇宙的大部分还是不透明的。</p><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">一个由David Sobral领导的研究小组用ESO的甚大望远镜，对远古宇宙中一个名为“再电离”的时期进行了回望，这段时期距宇宙爆炸大约是8亿年。他们没有对天空中的一小块进行小视野的深入研究，而是扫描了很大范围的天区，对那些最遥远的星系进行了观察。</p><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">这次大范围研究获得了W.M.凯克天文台和昴星团望远镜、哈勃太空望远镜的协助。他们发现并确认了许多明亮到令人吃惊的年轻星系。CR7是其中之一，它是个异常的罕见天体，是到目前为止，在这个阶段的宇宙观测到的最明亮星系。CR7及其他星系的发现已经足以使这次研究获得成功，但是进一步的探究又为人们提供了更多令人兴奋的消息。</p><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">甚大望远镜上的两件仪器在CR7内发现了强烈的电离氦发射线，但是——关键且令人吃惊的是——星系内没有发现其他重元素迹象。这意味着研究小组在早期宇宙中发现了首个证据，表明那里存在由第III星族恒星构成的星团。</p><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">“这个发现从一开始就超越了我们的预期，”David Sobral说，“我们未曾料到会发现这样明亮的星系。然后，随着CR7的本质被一点点揭开，我们才发现我们不但找到了到目前为止最明亮的遥远星系，还在它身上发现了第III星族恒星的特点。这些恒星产生了第一批重原子，并最终使我们得以出现。没有什么能够比这更令人激动的了。”</p><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">CR7内既有较蓝的星团，也有少量较红的星团，这表明第III星族恒星的形成是有批次的——这正如预期。研究小组直接观测到的是最后一批恒星，这同时也暗示，这些恒星比之前认为的更容易发现：它们能够和较亮星系中的普通恒星共同存在，而不仅仅是在那些最早的、最小的、最昏暗的星系中。后者往往过于昏暗，研究起来相当困难。</p><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">论文的协作者Jorryt Matthee对此总结说：“我经常会思考我们从何而来。小时候我就想知道元素从何而来：我骨骼内的钙，我肌肉中的碳，我血液里的铁。我发现，它们是从宇宙的极早期开始，从第一代恒星开始逐渐被制造出来的。有了这个非凡的发现，我们才第一次开始真正关注这类课题。”</p><p style="margin: 0px 0px 25px; padding: 0px; border: 0px; font-stretch: inherit; font-size: 0.9em; line-height: 30.6px; font-family: \'Microsoft YaHei\', \'WenQuanYi Micro Hei\', SimHei; vertical-align: baseline; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">研究人员计划用甚大望远镜、阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列和哈勃太空望远镜作进一步观测，以排除不确定因素，并搜寻和确认更多的样本。</p>