第一代恆星中的一些，它們爆炸後將碳、氧和其他元素帶入宇宙，可能首次被瞥見。
據推測，這些天體的體積是太陽的數百倍，僅由來自大爆炸的原始氫、氦和少量鋰組成。它們最早形成於宇宙誕生的最初幾億年，壽命只有幾百萬年，之後以超新星的形式爆炸，為未來富含更多元素的恆星播下種子。但它們從未被觀測到。
現在，天文學家認為他們在一個迄今為止觀測到的最明亮的遙遠星系中發現了一個晚期形成的此類恆星團。這些恆星被看到時宇宙大約有 8 億年曆史（僅佔其當前年齡的 6%），其成分似乎是原始的，但形成時間也晚於一些第二代恆星。
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如果這些發現得到證實，那將意味著這些難以捉摸的“怪物”比天文學家想象的更容易被探測到。領導這項研究的里斯本大學天文學家戴維·索布拉爾說：“到目前為止，對這些恆星的研究完全是理論性的。這是我們首次開始獲得可以檢驗有關這些恆星的許多理論並開始瞭解它們如何形成的觀測結果。”這項研究已釋出在預印本伺服器 arXiv 上，並已被《天體物理學雜誌》接受發表。
遙遠星系
看到這些古老恆星需要觀測非常遙遠的星系。它們的光線需要數十億年的時間才能到達我們這裡，因此展現了宇宙的早期狀態。但是，光線很微弱，難以發現。第一代恆星的壽命很短，它們形成於質量相對較低的氣體雲中，並迅速結束了生命歷程，這也使得它們很難被發現。
在索布拉爾和一支國際天文學家團隊使用夏威夷莫納克亞山的昴星團望遠鏡對天空進行大範圍掃描後，出現了這一令人驚訝的發現。他們使用另外三架望遠鏡觀察特別明亮的星系，並從一個他們命名為 COSMOS Redshift 7 的星系中發現了一個有趣的訊號。（該名稱的縮寫為 CR7，是為了紀念葡萄牙足球運動員克里斯蒂亞諾·羅納爾多的暱稱。）
CR7 的光譜顯示出電離氦的證據，這表明光源溫度極高。索布拉爾說，在如此高的溫度下，存在的任何碳和氧也應該電離。但是，光線中沒有這些元素的跡象，這強烈暗示它來自第一代恆星。這些被稱為第三星族恆星，因為它們是在天文學家習慣於將恆星劃分為兩個星族的分類系統之後被假設出來的。
令人驚訝的發現地點
但是，這個星系並不是天文學家想象中會發現宇宙最早恆星的地方。CR7 還擁有第二代恆星，它們由第一代死亡恆星噴出的物質構成。索布拉爾和他的同事認為，原始恆星可能是晚期發育的，它們由一股原始且未受汙染的氣體雲形成，而這股氣體雲由於早期形成的恆星的強烈輻射的熱量而無法冷卻和結合。“我們認為我們正在看到第三星族恆星形成的最後階段，”他說。
東京大學天體物理學家吉田直樹表示，原始恆星應該出現在一個大型且演化後的星系中，這對該小組的解釋提出了挑戰，但這可能是對 CR7 光訊號最不異乎尋常的解釋。作者承認，需要對該星系進行進一步的觀測，以排除其他可能性。索布拉爾補充說，另一種解釋，即發射來自一個由原始氣體雲的坍縮直接形成的超大質量黑洞，實際上會“更加壯觀”。
到目前為止，許多天文學家認為，要觀測到第一代恆星，需要諸如美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡之類的儀器，該望遠鏡預計耗資近 90 億美元，計劃於 2018 年發射，並且應該比以往任何儀器都更有能力回溯時間。但是，如果索布拉爾和他的同事是正確的，那麼就有可能使用現有望遠鏡觀測到原始恆星。事實上，索布拉爾補充說，類似的明亮星系已被確定為潛在候選者。“我們可能已經在觀測它們了。”
本文經許可轉載，首次發表於2015 年 6 月 18 日。