星空下的郭守敬望远镜。陈颖为摄

138亿年间宇宙化学构成的演化示意图。材料相片

浩瀚星河中，有类金属含量极低的恒星——贫金属星，他们如同宇宙的化石，携带了早期的宇宙消息；对他们的探讨，被称为恒星考古。

当前，我们国家科学家应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，造成了日前全球上第一大的贫金属星亮源表。这一发觉，有益于我们国家现存地面观测设施发展高分辨率延续观测，也为国家内部外天文界提供了前所未有的大样本贫金属星。

和考古学家经过地质遗迹探究早期地球文明一样，恒星考古是经过古老的恒星探寻早期宇宙。

一直以来，全球恒星考古学家们都着力于在银河系及其邻居星系里寻觅最古老的恒星，从而沿着时间回溯，窥探最早的银河系，并尝试再现大爆炸以后的早期宇宙中，恒星和星系是如何造成且演化的。

那末，甚么样的恒星才是恒星考古者心之所向的古老恒星呢？金属含量特别低的恒星——贫金属星便是。

当前，华夏科学院国度天文台赵刚团队应用华夏自助设置并建设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，造成了日前全球上第一大的贫金属星亮源表，相干论文发表在世界期刊《天体物理学报（增刊）》上。

　金属含量越低的恒星，代表越早的宇宙进化阶段

“天文学上，咱们把一切比氦重的素材都叫做金属，包括碳、氮、氧等平时显而易见的‘非金属’。”赵刚团队成员、中科院国度天文台李海宁说：“这点金属素材不但在天文学中十分要紧，也是寿命起源的必需要求。”

宇宙诞生之初，大爆炸发生了大批的氢、氦和极端微量的锂。在这样的环境下，宇宙中的第一代恒星诞生了。

李海宁说：“源于那时唯有氢、氦和锂3种化学素材，第一代恒星可行说在出生时是‘零金属’的。今后，在不停成长的进程中，恒星本身又合成了少许新的金属素材。”

第一代恒星许多个头巨大、明亮夺目，在完毕短暂一生时，经过超新星爆发将其生产的各式金属素材喷射到四面八方。这点金属素材埋藏在星际尘埃中，孕育出第二代恒星。

第二代恒星常常会从第一代中“继承”并制造更多的金属素材，再“遗传”给下一代。随着宇宙不停变“老”，金属的“雪球”越滚越大。今日新生恒星的金属含量比130亿年前的祖辈恒星高出200万倍。是以，金属含量越低的恒星，就代表着越早的宇宙进化阶段。

“受限于观测能力，此刻可行‘够得着’的古老恒星，皆是第二代恒星。”李海宁说。

对贫金属星的探讨有助于解开一系列对于围绕早期宇宙、素材起源、第一代恒星和银河系演化的科学难题，如金属素材是怎么在宇宙中发生和积累的、第一代恒星和超新星是甚么样子的、银河系的造成和演化历史是怎么的。

贫金属星极为稀少，不容易得到可细致探讨的样本

寻觅贫金属星的历史可行追溯到上世纪80年代，那时最重要的依托大范围巡天（测光或许低分辨率光谱观测）。但由于这种天体十分稀有，是以搜寻进程根本等同于大海捞针。虽然如许，到日前为止仍是取得了一系列要紧的效果。此中包括发觉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觉了银河系有两个晕成分；在近邻矮星系发觉揭示了双中子星并合证据的贫金属星等。

“当恒星里面炽热的星光穿过外层较冷的大度时，会造成在特定波长发生消化特征的消化谱，每一条消化线都隐藏着某种素材的特异消息。”李海宁说：“咱们可行经过测量这点消化线来破解保存在贫金属星大度中的古老气体成分。”

难题的是，贫金属星的金属谱线十分弱，关于光谱剖析技艺请求较高，这也让得日前的观测伎俩没有办法获取过于暗弱的贫金属星的高分辨率光谱和剖析结果，因而符合细致探讨的贫金属星样本十分局限。

虽然难度庞大，贫金属星的要紧性仍使其成为近20年来众多大型巡天名目的最重要的科学指标之一。此刻好多国度都有正好发展和计划中的恒星考古计划。赵刚说：“华夏以郭守敬望远镜巡天观测为契机，也在该范畴一步步活泼起来，并为往后参加相干恒星考古名目奠定了良没有问题根基。”

海量恒星光谱的获取，对探讨宇宙演化意义重要

2009年，我们国家建成全球上光谱获取率最高的光谱巡天望远镜——郭守敬望远镜，每一次观测可行得到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前所未有的海量恒星光谱，差不多于为寻觅贫金属星提供了一片没有比宽广的恒星海洋，“大大提升了咱们寻到更多这种稀有天体的可能性。”

“这种贫金属星亮源表的优势在于既大又亮，十分符合现存地面观测设施发展高分辨率延续观测。”李海宁进一步解释道，“大样本可行明显扩大现存贫金属星样本的数量，并减小统算探讨的误差；亮源多则有益于获取这点贫金属星的活动学参数，从而对银河系晕的造成历史展开化学—活动学多维体积的探讨。”

源于仪器分布，现存贫金属星高分辨率观测样本具备明显的聚集在南半球的抉择效应，郭守敬望远镜贫金属星样本的显露，将有望解决南北半球样本分布不均衡的难题。

延续高分辨率光谱观测与探讨正好发展中，并已取得一系列要紧发觉。科研人士初次体系搜寻并探讨锂素材丰度反常超高的贫金属星，建立了日前第一大的此类样本，并初次在银河系场星中发觉锂素材丰度超高的亚巨星；发觉了第五颗碳氮氧钠镁等多个素材反常超丰的超贫金属星（金属含量不到太阳的万分之一），联合超新星理论模子探讨剖析，为这类天体的前身星性质提供了要紧的观测节制等。

郭守敬望远镜贫金属星名目是世界上日前效能最高的同类搜寻计划，名目的实行为国家内部外天文界提供了前所未有的大样本贫金属星。“鉴于这点样本与盖亚卫星观测联合造成多维大样本数据，咱们将迎接恒星考古的新时期。”赵刚说。

来自：国民日报

作者：吴月辉

编辑：曾映雪