计算机模拟显示，宇宙第一代恒星由大爆炸产生的氢和氦构成。图片来源：RALF KAEHLER; TOM ABEL

本报讯 借助美国国家航空航天局（NASA）詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）对遥远深空的观测，一个天文学家小组可能发现了一个充满“第三族恒星”的星系。这类恒星由宇宙大爆炸产生的原始气体——氢和氦构成。相关研究近日公布于预印本平台arXiv。

几十年来，研究人员一直在寻找第三族恒星，但此前的观测存在很多争议。如果这次的结果得到证实，将为研究宇宙化学富集的起点，即构成行星和生命所需的重元素开始在恒星爆炸中形成，打开新窗口。

“这一发现令人兴奋，因为第三族恒星仅存在于理论假设中，我们还从未直接观测到它们。”意大利佛罗伦萨大学的天文学家Elka Rusta说。

第三族恒星的性质仍然难以确定，不过大多数理论家认为它们非常大——质量是太阳的1000倍。这是因为它们缺少气体云坍缩形成恒星所需的冷却机制。后来的恒星构成中含有重元素，可以通过原子碰撞时产生的电离进行制冷。但构成第三族恒星的氢和氦原子紧密结合，很难电离，致使原始气体云在自身引力作用下吸入更多气体，“身躯”变得异常庞大，直至足够致密以触发核心的核聚变反应。

由此产生的巨大恒星将经历炙热而短暂的燃烧过程，仅几百万年后就会发生超新星爆发。因此，天文学家很难在如今稳定发光的普通星系中捕捉到第三族恒星短暂的辉光。但那些巨大恒星的光谱可能会暴露它们的踪迹——第三族恒星会产生非常强烈的氢和氦发射线，并且完全不含由较重元素产生的光谱线。

即便掌握了上述线索、拥有了JWST这样敏锐的空间望远镜，天文学家想找到有第三族恒星所有特征的恒星依然困难重重。首先，收集足够的光线测量星系的光谱需要时间。其次，为了进行这种光谱学研究，望远镜只能观测一小片区域，使得发现罕见第三族恒星如同大海捞针。

为此，美国麻省理工学院的天文学家Rohan Naidu和同事采用了一种快速筛选法——在JWST近红外相机已调查的数百万个天体中“寻找不同”。

JWST并未记录每个天体的详细光谱，而是用一系列滤光片测量多达十几个宽波段的光源亮度。Naidu和同事意识到，可以通过寻找一些关键特征来快速搜索第三族恒星，如氢发射线显著或重元素（如氧）谱线缺失。

通过对数十万个星系的数据进行扫描，研究团队锁定了两个候选者，其中GLIMPSE-16043特别匹配。据估计，该星系形成于宇宙约8.5亿岁时，约为10万颗太阳的质量，可能是一个矮星系，其恒星燃烧的时间不足 500 万年。

“极端高温的恒星、几乎没有氧气、亮度暗弱。”Naidu说，这些特征完全符合对第三族恒星的理论预测。

不过，即便如此，研究团队仍视其为候选者，因为没有详细光谱，就不能排除其他可能性。例如，GLIMPSE-16043可能是由黑洞激发的一团原始气体云，或仅是邻近的小型星团。

Naidu说，团队已申请用 JWST于6月进行 优先观测，以获取更精确的光谱数据。（徐锐）

相关论文信息：

https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.11678