窥视世界最古远的星河

窥视世界最古远的星河
使用郭守敬望远镜巡天观测数据,构成世界最大的贫金属星亮源表 窥视世界最古远的星河星空下的郭守敬望远镜。 陈颖为摄 中心阅览 众多星河中,有类金属含量极低的恒星——贫金属星,它们好像世界的化石,携带了前期的世界信息;对它们的研讨,被称为恒星考古。 日前,吾国科学家使用郭守敬望远镜的巡天数据,挑选出一万余颗金属含量不到太阳百分之一的贫金属星候选体,构成了现在世界上最大的贫金属星亮源表。这一发现,有利于吾国现有地上观测设备进行高分辨率后续观测,也为国内外地理界供给了史无前例的大样本贫金属星。 和考古学家经过地质遗址探求前期地球文明相同,恒星考古是经过陈旧的恒星探究前期世界。 一直以来,全世界恒星考古学家们都致力于在银河系及其街坊星系里寻觅最陈旧的恒星,然后沿着时刻回溯,窥视最早的银河系,并测验再现大爆炸之后的前期世界中,恒星和星系是怎么构成且演化的。 那么,什么样的恒星才是恒星考古者心之所向的陈旧恒星呢?金属含量特别低的恒星——贫金属星就是。 日前,我国科学院国家地理台赵刚团队使用我国自主规划并缔造的郭守敬望远镜的巡天数据,挑选出一万余颗金属含量不到太阳百分之一的贫金属星候选体,构成了现在世界上最大的贫金属星亮源表,相关论文宣布在世界期刊《天体物理学报(增刊)》上。 金属含量越低的恒星,代表越早的世界进化阶段 “地理学上,吾们把全部比氦重的元素都叫做金属,包含碳、氮、氧等平常清楚明了的‘非金属’。”赵刚团队成员、中科院国家地理台李海宁说:“这些金属元素不仅在地理学中十分重要,也是生命来源的必要条件。” 世界诞生之初,大爆炸发生了许多的氢、氦和极端微量的锂。在这样的环境下,世界中的第一代恒星诞生了。 李海宁说:“因为其时只要氢、氦和锂3种化学元素,第一代恒星能够说在出世时是‘零金属’的。尔后,在不断生长的进程中,恒星本身又合成了一些新的金属元素。” 第一代恒星大多个头巨大、亮堂耀眼,在完毕时间短终身时,经过超新星迸发将其制作的各种金属元素喷射到五湖四海。这些金属元素埋藏在星际尘土中,孕育出第二代恒星。 第二代恒星往往会从第一代中“承继”并出产更多的金属元素,再“遗传”给下一代。跟着世界不断变“老”,金属的“雪球”越滚越大。今日重生恒星的金属含量比130亿年前的祖辈恒星高出200万倍。所以,金属含量越低的恒星,就代表着越早的世界进化阶段。 “受限于观测才能,现在能够‘够得着’的陈旧恒星,都是第二代恒星。”李海宁说。 对贫金属星的研讨有助于解开一系列关于环绕前期世界、元素来源、第一代恒星和银河系演化的科学问题,如金属元素是怎样在世界中发生和堆集的、第一代恒星和超新星是什么姿态的、银河系的构成和演化前史是怎样的。 贫金属星极为稀疏,很难获得可详尽研讨的样本 寻觅贫金属星的前史能够追溯到上世纪80年代,其时首要依托大规模巡天(测光或许低分辨率光谱观测)。但因为这类天体十分稀有,所以搜索进程根本等同于难如登天。虽然如此,到现在为止仍是获得了一系列重要的效果。其间包含发现了金属含量超低的第二代恒星、金属含量不到太阳十万分之一的贫金属星;经过大样本贫金属星发现了银河系有两个晕成分;在近邻矮星系发现提醒了双中子星并合依据的贫金属星等。 “当恒星内部火热的星光穿过外层较冷的大气时,会构成在特定波长发生吸收特征的吸收谱,每一条吸收线都隐藏着某种元素的共同信息。”李海宁说:“吾们能够经过丈量这些吸收线来破解保留在贫金属星大气中的陈旧气体成分。” 困难的是,贫金属星的金属谱线十分弱,关于光谱剖析技能要求较高,这也使得现在的观测手法无法获取过于暗弱的贫金属星的高分辨率光谱和剖析成果,因而合适详尽研讨的贫金属星样本十分有限。 虽然难度巨大,贫金属星的重要性仍使其成为近20年来许多大型巡天项目的首要科学方针之一。现在许多国家都有正在进行和方案中的恒星考古方案。赵刚说:“我国以郭守敬望远镜巡天观测为关键,也在该范畴逐渐活泼起来,并为往后参加相关恒星考古项目奠定了杰出的根底。” 海量恒星光谱的获取,对研讨世界演化含义严重 2009年,吾国建成世界上光谱获取率最高的光谱巡天望远镜——郭守敬望远镜,每次观测能够获得4000个天体光谱。 李海宁以为,郭守敬望远镜的一大优势就在于它能获取史无前例的海量恒星光谱,相当于为寻觅贫金属星供给了一片无比宽广的恒星海洋,“大大提高了吾们找到更多这类稀有天体的可能性。” “这个贫金属星亮源表的优势在于既大又亮,十分合适现有地上观测设备进行高分辨率后续观测。”李海宁进一步解释道,“大样本能够明显扩展现有贫金属星样本的数量,并减小计算研讨的差错;亮源多则有利于获取这些贫金属星的运动学参数,然后对银河系晕的构成前史展开化学—运动学多维空间的研讨。” 因为仪器散布,现有贫金属星高分辨率观测样本具有明显的会集在南半球的挑选效应,郭守敬望远镜贫金属星样本的呈现,将有望处理南北半球样本散布不均衡的问题。 后续高分辨率光谱观测与研讨正在进行中,并已获得一系列重要发现。科研人员初次体系搜索并研讨锂元素丰度反常超高的贫金属星,构建了现在最大的此类样本,并初次在银河系场星中发现锂元素丰度超高的亚巨星;发现了第五颗碳氮氧钠镁等多种元素反常超丰的超贫金属星(金属含量不到太阳的万分之一),结合超新星理论模型研讨剖析,为此类天体的前身星性质供给了重要的观测约束等。 郭守敬望远镜贫金属星项目是世界上现在功率最高的同类搜索方案,项目的实施为国内外地理界供给了史无前例的大样本贫金属星。“根据这些样本与盖亚卫星观测结合构成多维大样本数据,吾们将迎来恒星考古的新时代。”赵刚说。 吴月辉吴月辉