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韋伯望遠鏡發現宇宙第一顆恒星,位於134億光年外,品質遠超太陽

2024-03-10科學

全宇宙第一顆恒星在哪?

2015年哈柏望遠鏡發現最遠星系 GN-z11 後,天文學家認為宇宙中的第一批恒星就藏在這個星系的內部。

在宇宙年齡暫定為138.2億年的情況下,GN-z11誕生於宇宙大霹靂後4.3億年,考慮到星系也是由恒星組成的,所以這個星系內的恒星們的年齡,會比星系本身更加古老 ,所以它們很可能就是我們宇宙的第一批恒星。

英國劍橋大學的天文學家Roberto Maiolino,借助詹姆士・韋伯太空望遠鏡的近紅外相機和近紅外分光儀對GN-z11進行了探測, 結果發現了第一代恒星存在的證據 ,並且和第一代恒星一起發現的,還有一個正在透過吞噬大量物質以驚人的高速增大的超大品質黑洞。

這就造成了一個很詭異的現象:我們都知道宇宙大霹靂之初物質並不豐富,形成的恒星們能組成星系就很不容易了,但在這種情況下GN-z11竟然有機會產生超大品質黑洞 ,這實在是打破了以往的認知。

要知道我們現在看到的GN-z11,至少也是它134億年前的樣子了,在當時的情況下產生超大品質黑洞,只能說明一點,那就是這個黑洞是在宇宙大霹靂之後就出現的,並不是由恒星坍塌形成的,即這顆黑洞很可能是宇宙大霹靂瞬間,因為品質分布不均勻而產生的原初黑洞。

除了黑洞外,在天文學家根據恒星內部金屬元素濃度而劃分的三代恒星裏,第一代恒星是直接從純粹的氫元素星雲中的誕生的,由於它們之前沒有上一代恒星,所以幾乎不包含任何重元素,是由純氫純氦構成的巨大等離子氣團。

這就導致第一代恒星極端明亮,也極端巨大,它們的品質至少相當於幾百個太陽,而韋伯望遠鏡此次在GN-z11的外緣觀測到的 神秘游離氦氣團, 就被認為是該星系記憶體在第一代恒星的間接證據。

最重要的是,由於我們現在看到的是134億年前的GN-z11,所以這團神秘游離氦氣團,很有可能是正在形成的第一代恒星本身,也就是說我們親眼看到的,有可能是宇宙中第一顆恒星的誕生過程, 目前這些氦還在被來源不明的大量紫外線游離 ,而產生這些紫外線的,理論上只可能是第一代恒星。

電腦模擬的結果顯示:游離這些氦所需的紫外線量,需要至少60萬億個太陽才能提供,而這些恒星的亮度超過了太陽的20萬億倍,這說明在GN-z11內部,第一代恒星正在大規模快速形成 ,整體的恒星生產效率要比目前的銀河系,以及宇宙中絕大部份星系都更高更快。

至於這個星系的中心黑洞,雖然目前只有200萬倍太陽品質,但別忘了我們看到的是134億年前的它,天文學家認為現在的GN-z11中心黑洞是品質, 很可能達到了太陽的數百億倍。

作為迄今為止人類發現的最遙遠的超大品質黑洞,它周圍的吸積盤非常致密非常熾熱也相當明亮,因此在黑洞吸積盤亮度和第一代恒星的亮度疊加下,哈柏望遠鏡和韋伯望遠鏡才能隔著數百億光年 ,看到GN-z11星系。