這個球狀星團因“貧鐵”創(chuàng)了紀(jì)錄 金屬豐度只有太陽的1/800

在天文學(xué)中，金屬豐度比太陽低的恒星被稱為貧金屬星，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恒星演化史的關(guān)鍵。

據(jù)悉，一個國際天文學(xué)家小組在距地球250萬光年的仙女座星系外圍發(fā)現(xiàn)了一個迄今金屬豐度最低的球狀星團RBCEXT8。

這一發(fā)現(xiàn)刷新了大型球狀星團的理論金屬豐度下限，挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的球狀星團形成理論。相關(guān)研究成果于10月15日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

創(chuàng)紀(jì)錄的球狀星團金屬豐度有多貧

天文學(xué)中的金屬與通常所說的金屬概念并不相同。天文學(xué)上把一切比氦重的化學(xué)元素都稱為金屬，一顆恒星表層大氣里金屬元素的總和就是金屬豐度，即金屬含量。

RBCEXT8是一個大質(zhì)量球狀星團，其半徑達(dá)9光年，質(zhì)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(xué)物理與天文學(xué)院副教授湯柏添在接受科技日報記者采訪時說：“這一發(fā)現(xiàn)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(xué)院國家天文臺副研究員李海寧此前對科技日報記者表示，并不是所有的金屬元素含量都能測定，天文學(xué)家常用在可見光范圍最易測量的鐵元素豐度來表示一顆恒星的金屬豐度。

“鐵元素的豐度一般通過鐵元素在可見光范圍內(nèi)的躍遷吸收線來測量。”湯柏添以本次研究為例說，研究人員借助位于美國夏威夷的凱克望遠(yuǎn)鏡的高分辨率光譜儀對RBCEXT8進行了高分辨率光譜觀測，通過測量鐵元素的躍遷吸收線的大小，確定了RBCEXT8的金屬成分信息。

RBCEXT8金屬豐度的測量難度不小，“由于RBCEXT8距離地球太過遙遠(yuǎn)，所以并不能分辨單顆恒星的金屬豐度，而是進行了整個星團的積分光譜觀測。研究人員假設(shè)星團里所有的恒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里所有恒星平均的金屬含量。”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(xué)元素積累情況。

李海寧描述道，宇宙誕生之初，大爆炸產(chǎn)生了大量的氫、氦和極其微量的鋰，在這樣的環(huán)境下誕生了第一代恒星。

第一代恒星合成并制造了一些比鋰更重的金屬元素，并且在其短暫一生結(jié)束的同時，通過超新星爆發(fā)將其制造的各種金屬元素噴射到四面八方，埋藏在孕育第二代恒星的星際塵埃中。就這樣代代相傳，每一代新生恒星中的金屬含量都會比它的上一輩高一些，今天恒星“新生兒”的金屬含量要比130億年前的“老祖先”高出200萬倍。

應(yīng)重新審視大質(zhì)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RBCEXT8是現(xiàn)有最貧金屬豐度的紀(jì)錄保持者，其超低的鐵元素挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的星團形成理論。直到目前人們還認(rèn)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(rèn)為大質(zhì)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(zhì)量球狀星團的形成并不會在極貧金屬豐度時發(fā)生。但本次觀測證據(jù)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(jīng)形成。”湯柏添表示，這說明科學(xué)家應(yīng)該重新審視大質(zhì)量球狀星團形成理論的框架。(唐 芳)

關(guān)鍵詞： 球狀星團 貧鐵