以马克斯·普朗克天文学研讨所爱德华多·巴纳多斯为首的天文学家发现了一个气体云，其间包含了星系和恒星构成前期阶段的信息，间隔世界大爆破仅有8.5亿年（138.2亿年前世界大爆破诞生）。这片云是在对一个悠远类星体的观测中偶尔发现的，它具有天文学家从现代矮星系观测中所希望的特性。当谈到相对丰度时，气体云的化学成分令人惊奇地现代，这标明世界中的第一颗恒星一定是在世界大爆破之后十分迅速地构成，其研讨结果宣布在《天体物理学》上。
当天文学家调查悠远的天体时，适当于会回忆过去，气体云的光是如此悠远，以至于它的光花了近130亿年才抵达咱们地球；相反，现在抵达的光告知咱们气体云在大约130亿年前是什么姿态，也便是世界大爆破后不超越8.5亿年。关于天文学家来说，这是一个十分风趣的年代。在世界大爆破后的开端数亿年内，第一批恒星和星系构成，但这种杂乱演化的细节在很大程度上仍然是不知道的。这个十分悠远的气体云是一个偶尔的发现，其时在卡内基科学研讨所作业的巴纳多斯和搭档们正在盯梢几个类星体。
这是由Chiara Mazzucchelli预备的，作为马克斯·普朗克天文学研讨所博士研讨的一部分，对已知15个最悠远的类星体(z 6.5)进行了研讨。起先，研讨人员仅仅注意到类星体P183+05有一个适当不寻常的光谱。可是，当巴纳多斯剖析了更具体的光谱时，意识到还有其他工作在发作：古怪的光谱特征是间隔悠远类星体十分近的气体云痕迹，这是天文学家迄今还能识别出最悠远的气体云之一，这也是智利拉斯坎帕纳斯天文台麦哲伦望远镜取得的更具体光谱。
被悠远的类星体照亮
类星体是悠远星系中极端亮堂的活泼核，类星体发光背面的驱动力是星系中心的超大质量黑洞。在黑洞周围旋转的物质(在落入黑洞之前)加热到几十万度，释放出巨大的辐射。这使得天文学家能够运用类星体作为布景源来检测氢和吸收中的其他化学元素：假如气体云直接坐落调查者和悠远的类星体之间，则类星体的一些光将被吸收。天文学家能够经过研讨类星体的光谱来勘探这种吸收，也便是类星体的光在不同波长。吸收形式包含关于气体云的化学成分，温度，密度，乃至与咱们(和类星体)的间隔信息。
这背面的现实是，每个化学元素都有一个光谱线“指纹”，即该元素的原子能够特别好地发射或吸收光的窄波长区域，特征指纹的存在提醒了特定化学元素的存在和丰厚程度。从气体云的光谱，研讨人员能够当即知道气体云的间隔，以及正在回忆开端十亿年的世界前史。一起还发现了一些化学元素的痕迹，包含碳，氧，铁和镁。可是，这些元素的量很小，大约是咱们太阳大气中丰度的1/800。天文学家将一切比氦重的元素统称为“金属”，这种丈量使气体云成为世界中已知的最贫金属(也是最悠远的)体系之一。
这项新研讨的合著者，卡内基科学研讨所的Michael Rauch说：在坚信世界大爆破后仅8.5亿年调查到如此原始的气体之后，咱们开端置疑这个体系是否仍能保存第一代恒星发作的化学信号。找到这些第一代恒星，是重建世界前史的最重要方针之一。在后来的世界中，比氢重的化学元素在让气云崩塌构成恒星方面起着重要作用。可是那些化学元素，特别是碳，自身便是在恒星中发作，并在超新星爆破中被抛向太空。关于第一批恒星来说，那些化学“促进剂”底子不会在那里，由于在大爆破阶段之后，只要氢和氦原子。
这便是第一批恒星与一切后边诞生恒星底子不同的原因。剖析标明，星云的化学组成在化学上并不原始，相反，相对丰度与今天在星系间气体云中调查到的化学丰度惊人地类似。重元素丰度的比率与现代世界中的比率十分挨近，世界前期的这种气体云现已包含了具有现代相对化学丰度的金属，这一现实对第一代恒星的构成构成了要害应战这项研讨标明，这个体系中第一批恒星的构成必定早得多：预期第一批恒星发作的化学产值，现已被至少另一代恒星的爆破抹去了。
一个特别的时刻约束来自Ia型超新星，爆破需求发作具有调查到的相对丰度金属，这样的超新星一般需求10亿年左右时刻才干发作，这对第一批恒星怎么构成的任何情况都造成了严峻约束。现在天文学家现已发现了这种十分前期的气体云，他们正在体系地寻觅更多比如。爱德华多·巴纳多斯说：在世界前史这么早就能够丈量金属丰度和化学丰度，这是令人兴奋的，但假如想要确认第一批恒星的特征，乃至需求探究更早地世界前史。研讨人员达观地以为，将会发现更悠远的气体云，这可能有助于咱们了解第一批恒星是怎么诞生的！
博科园｜研讨/来自：马克斯·普朗克学会
参阅期刊《arXiv》《天体物理学》
Cite: arXiv:1903.06186
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