銀河系:巨大如恒星，微小如金子，銀河考古學均能解密它們的來源

銀河系中的古老恒星在向我們傳遞有關宇宙早期的照明條件的信息

圖解：研究古老的鄰近恒星是一條康莊大道-蓋帝圖像

天文學家認為，宇宙學家在尋找早期宇宙的發展歷程時，只需要觀察銀河系以及鄰近星系中的古老恒星即可。

并非研究那些從時間開始之初就已經存在的恒星，而是少數的那幾顆形成于宇宙誕生之初的恒星，這些恒星的大氣成分揭露了從它們形成之時，到我們的太陽形成之時，宇宙中的環境是如何變化的。它們甚至可以揭露一些重要元素的起源，例如金和銀。

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吉納·達根是美國帕薩迪納市的加州理工學院的一名研究生，主修天體物理學，她將這種研究稱為銀河考古學。她說：“銀河考古學是通過研究現存的古老星系上的元素來探索銀河的歷史。”

提摩西·比爾斯是美國印第安納州的圣母大學的一名天體物理學家，他補充道：“實際上，這種方法不僅可以探索銀河系的歷史。古老的恒星也為我們研究宇宙從古至今的變化提供了線索”

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在美國丹佛舉行的美國天文學會的年度會議上，眾研究員都發表了他們的觀點。宇宙學家們認為，第一類恒星應該完全是由氫和氦——僅有的直接產生于宇宙大爆炸的兩種元素組成的。這兩種元素也是如今的恒星的主要組成元素，例如太陽質量的大約98%都是氫和氦。

但是98%和100%有著很大的區別。只由氫和氦組成的恒星通常體積巨大且溫度高，燃燒時會發出明亮的光芒，然后會在巨大的爆炸中結束自己短暫的生命。在這個過程中，恒星會將其他的元素噴入宇宙中——這些元素被下一代的恒星吸納，組成了太陽中那剩下的2%的質量。

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比爾斯說，像這種以化學方法完善形成的恒星，不再需要明亮地燃燒或者早早地死去。一些恒星可以擁有較小的體積，以及100億年甚至更久的壽命。他說：“也就是我們在現今仍能看到的小質量星。”

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光譜分析可以確定這些恒星從它們的前身的物質噴射中受到了多少“污染”。這使得天文學家能夠從銀河系及其鄰近星系的其他恒星中挑選出早期的二代恒星作為宇宙時間膠囊使用。

比爾斯說：“我們可以從我們的星系中早期的宇宙中的化學過程進行研究，而不是僅根據來源于100億光年以外的微弱信息進行研究。”

事實上，這些恒星之一的BD+44:493離我們只有600光年遠。

比爾斯解釋道：“我們用雙筒望遠鏡就可以看見它。但它仍然保存著早期宇宙的物質！”

來自德國波茨坦的萊布尼茨天體物理研究所的克里斯·尤爾金補充道，這種類型的恒星也可以用來研究像銀河系等大型星系是如何通過合并無數的小星系而形成一個大星系的。他說，這種合并是將較小的星系扯開，形成一個長長的意大利面條般的帶狀。

他補充道：“但是通過將與比爾斯研究的恒星相似的一些古老的恒星作為標記，我們有可能找到這些帶狀星系并追蹤到銀河系合并形成的歷史過程。”

其他的研究人員認為至今還未被并入大型星系的鄰近矮星系是一個非常好的實驗室，我們可以在借此研究在矮星系占主導地位的早期宇宙中大型星系合并的過程。

來自美國加利福利亞的舊金山大學的阿帕納·文卡特斯說：“這是一種未被充分利用但十分重要的方法，可以幫助我們了解第一批恒星是在哪里以及是如何形成的，并且它們得到過哪種星系的幫助。”

并且最令人激動的發現中還包括了地球上金子的來源。

從地質學角度，我們當然知道金子來源金礦。但在地球形成之前，金就已經存在于一片星云中，而這片星云最后形成了太陽系，并且有兩種學說推測了金是如何形成的。

達根說，其中一種學說認為金產生于被稱為帶磁性旋轉的超新星的巨大恒星爆炸中心。另一種學說認為金產生于一個同樣猛烈的過程：已死亡恒星形成中子星后的殘余物之間的碰撞。

前者傾向于發生于宇宙的早期，巨星最終走向災難性的結尾的時期。后者大多是發生于較晚的時期，在后代恒星死亡之后才形成。

為了查明哪一種學說是正確的，達根的團隊對相關元素鋇在不同年齡的恒星中的濃度進行了相關研究。通過比較鋇和鐵這兩種穩定構建了每新一代的恒星的元素濃度，她能確定鋇作為黃金的替代品，出現在早期的爆炸現場，表明它們是產生于帶磁性旋轉的超新星，或者是出現在較晚時期，這就表明金元素源于中子星碰撞。

埃文·卡比是這個項目的研究員，他稱這是銀河考古學的另一用處。

他說：“這項研究根據恒星上現存的元素探究星系中元素的形成史。通過測量不同年齡的恒星上的元素比例，我們可以知道這些元素是什么時候產生的。”

最后推論：金元素以及相關元素大多都是后來在中子星碰撞時產生的。

如果沒有這種碰撞，或許從金子到貴重的貨幣等一切事物都將會是另一種面貌了。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.興言-cosmosmagazine

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