15800光年外，神秘的半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中，有這樣一群孤獨(dú)的星球：它們身處中心，卻與其他星球遙遙相望;它們平淡無奇，從運(yùn)動學(xué)特性上無法與其他星球相區(qū)分……

近日，《arxiv》發(fā)表了一項最新觀測結(jié)果：天文學(xué)家通過觀測發(fā)現(xiàn)，在半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中，有11顆恒星的金屬豐度非常之低。

“這意味著，它們是半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中最古老的天體之一，而歐米伽球狀星團(tuán)的身世一直是謎，這些貧金屬恒星的發(fā)現(xiàn)將有助于我們揭開歐米伽星團(tuán)的身世。”中國科學(xué)院國家天文臺李海寧副研究員告訴記者。

堪稱宇宙時刻表的恒星金屬含量

“天文學(xué)上把一切比氦重的化學(xué)元素都叫做金屬，一顆恒星表層大氣里金屬元素的總和就是金屬豐度，也就是金屬含量。”李海寧告訴記者，天文學(xué)中金屬與通常所說的金屬概念并不相同。

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，于是在這樣的環(huán)境下誕生了宇宙中的第一代恒星。它們合成制造了一些比鋰更重的金屬元素，并且在結(jié)束其短暫一生的同時，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，埋藏在孕育它們的直系后代——第二代恒星的星際塵埃當(dāng)中。

就這樣代代相傳，恒星也隨著宇宙不斷成長，每一代新誕生恒星中的金屬含量都會比它的上一輩高一些，今天的“新生兒”恒星的金屬含量要比一百三十億年前的老祖先高出兩百萬倍。

“所以通常可以認(rèn)為，金屬豐度越低的恒星，就代表著越早的宇宙演化階段。”李海寧說道。

但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征一顆恒星的金屬豐度。

那么，對于遙遠(yuǎn)的恒星我們通過天文望遠(yuǎn)鏡如何測出它們的金屬含量呢?李海寧告訴我們一個小技巧：金屬豐度其實可以“看的出來”，用顏色就可以粗略的反映它們大致的金屬含量。

但如果要準(zhǔn)確的確定一顆恒星的金屬豐度，則需要借助恒星光譜。恒星光譜是在黑體譜上疊加了許多暗線，而這些暗線其實是熾熱的星光穿過恒星外層較冷的大氣時，在特定波長產(chǎn)生的吸收特征。因此，每一條暗線都隱藏著某種元素在星光中留下的獨(dú)特信息。通過測量不同譜線的強(qiáng)度，我們就能夠知道這顆恒星的表層大氣包含哪些元素、其含量是多少。

我們?yōu)楹侮P(guān)注這些最缺乏金屬的恒星

正如前文所說，宇宙大爆炸之初，恒星的老祖宗們所擁有的金屬含量非常低。也就是說，找到那些缺少金屬的恒星，就能研究恒星及相關(guān)天體的演化史，這對于我們這些居住在地球并環(huán)繞恒星太陽飛行的人類來說，確實很有意義。

李海寧介紹說，金屬豐度可以粗略地顯示恒星的年齡，因此富金屬星通常比較年輕，而缺乏金屬元素的貧金屬星則比較年老。

但金屬豐度沒有特定的分類，一般是根據(jù)金屬豐度的高低，粗略地把恒星分為富金屬與貧金屬星。“比如，和太陽金屬豐度差不多或者更高的恒星可以認(rèn)為是富金屬星，而比太陽金屬豐度低的恒星統(tǒng)稱為貧金屬星。”李海寧說。

半人馬座歐米伽(也被稱為NGC5139)位于大約15800光年之外，是最明亮、最大質(zhì)量的銀河系球狀星團(tuán)。

觀測顯示，半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)的化學(xué)成分多樣化，天文學(xué)家推測它可能擁有多達(dá)15個獨(dú)特的恒星種群。與其他球狀星團(tuán)相比，半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中的恒星表現(xiàn)出更高的金屬度分散度。

雖然半人馬座歐米伽一直是許多研究的對象，但其起源和金屬富集史仍然是一個懸而未決的問題。

科學(xué)家對半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中的395顆巨星進(jìn)行了測量。最終發(fā)現(xiàn)了11顆金屬豐度在 2.3到 2.52之間的恒星。

有意思的是，這些最缺乏金屬的恒星似乎集中在星團(tuán)中心，也可能被限制在一個狹窄的軌道內(nèi)。研究人員注意到，這些恒星似乎沒有表現(xiàn)出任何特殊的運(yùn)動學(xué)特性，這導(dǎo)致它們與星團(tuán)中更富金屬的群體無法區(qū)分。

李海寧告訴記者，這些觀測證據(jù)表示歐米伽球狀星團(tuán)在很早很早的時候，由兩個金屬豐度不同的恒星系統(tǒng)碰撞到一起，經(jīng)過長時間的演化充分混合，所以在運(yùn)動學(xué)上已經(jīng)看不出差異了。

“這也是為什么我們通常在討論恒星、星團(tuán)或者恒星系統(tǒng)起源的時候，不能只借助于運(yùn)動學(xué)或者動力學(xué)，因為這些特征隨著演化時間的推移會逐漸地趨于平滑，最后我們還是要依靠它的化學(xué)特征，比如說金屬豐度或其他元素的豐度來真正的揭開它的身世。”李海寧說道。(記者 張曄)

關(guān)鍵詞： 貧金屬恒星