科学家发现最早恒星，是大爆炸后第二批恒星，几乎和宇宙一样古老
大约138亿年前，我们的宇宙从传说中的大爆炸事件中诞生。有了宇宙，也就有了空间，有了万物。直到现在，我们仍然在不懈努力，寻找宇宙中最早的物质，和最古老的天体……
最近，在距离我们大约35000光年的位置上，天文学家们发现了迄今为止最古老的恒星之一。它一直和我们的太阳系“生存”在银河系内，却始终隐藏在深处，直到最近才被我们发现。
在发现这颗恒星后，他们非常兴奋，将新的发现整理成论文发表在了《英国皇家天文学会月报（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）》上，向我们介绍了这个宇宙的元老。
论文指出，这颗恒星的名字叫做SMSS J160540.18–144323.1，是科学家利用位于澳大利亚新南威尔士州的星图家望远镜(SkyMapper)发现的。SkyMapper望远镜是一架功能十分强大的望远镜，致力于寻找最古老的恒星和星系，并且已经有了很多收获。早在2014年的时候，澳大利亚的天文学家就利用它发现了一颗非常古老的恒星，如今这一颗再一次打破了纪录。
“这颗令人难以置信的'贫血’恒星的铁含量只有太阳的150万分之一，它可能形成于宇宙大爆炸后仅仅几亿年。”来自澳大利亚国立大学及三维全天物理学ARC卓越中心的天文学家托马斯·诺德兰德（Thomas Nordlander）教授解释说。
你可能会问：我们又不能回到一百多亿年以前，怎么就知道它的年龄呢？科学家检测恒星年龄的方法，就在于诺德兰德教授所说的铁含量。
我们知道，宇宙大爆炸伊始，并没有那么多元素，宇宙中几乎只有氢，以及少量的氦和微量的锂。当氢在引力作用下坍缩后，在高温和高压作用下聚变为氦，并且放出能量，就形成了恒星。恒星进入演化末期，会发生超新星爆发，并且内部的氦也开始聚变合成碳和氧。如果有一些质量非常大的恒星发生超新星爆发，还会产生更加恐怖的压力和温度，使得碳和氧也开始聚变，最终形成铁。
（图片说明：SkyMapper望远镜）
由这个过程我们可以知道，最早的恒星，几乎只含有氢和氦。这样的恒星被天文学家归类为第三族恒星（Population III stars），但人类从未发现过任何一颗第三族恒星，它们仍然停留在理论范围内。只有在最早的第三族恒星死亡后，后续的恒星才有可能通过它们的聚变得到碳、氧甚至是铁等更重的元素。而且，随着时间的推移，一代又一代的恒星死亡，也会有越来越多的铁元素形成，并进入到后来的恒星内部。
因此，一颗恒星的铁丰度，可以直接反映出它形成的年代。而想要观测一颗天体的元素丰度，我们只需要利用光谱检测就可以了。同样的，我们也可以利用这个原理判断我们的太阳是宇宙中第几代恒星。
这次发现的SMSS J160540.18–144323.1，拥有着人类迄今为止发现的最低的铁丰度，诺德兰德用“奥运会标准游泳池中的一滴水”来形容。而在它之前，天文学家发现的铁丰度最低的恒星，则是2MASS J18082002-5104378 B，铁含量[Fe/H]=-4.07±0.07，大约是太阳的1/11750。相比之下，仍是SkyMapper望远镜这一次发现恒星的100多倍（[Fe/H]=-6.2±0.2）。
即使SMSS J160540.18–144323.1的铁含量如此之低，但它仍然不是宇宙的第一代恒星，而是第二代恒星。就像我们说的，第一代恒星（第三族恒星）目前没有被发现过。但是按照大爆炸的理论，宇宙一定会经历这种充满了只有氢和氦的恒星的时期，但理论也告诉我们，这样的恒星不可能存活到现在，所以我们基本不太可能观测得到（或许2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜可以帮助我们）。也因此，关于第二代恒星的研究才如此重要，它们可以帮助我们揭示宇宙最早期的秘密。同时，通过对它们的研究，我们也可以推测出第一代恒星经历过怎样的命运。
天文学家推测，SMSS J160540.18–144323.1的铁元素来自于一颗更古老的恒星，也就是传说中的第一代恒星。这颗恒星的质量在同类之中显得非常小，大约只有太阳的10倍左右。研究小组认为，当它进入演化末期的时候，只发生了一次相对微弱一点的超新星爆发，然后形成了一颗中子星。
超新星爆发会引发快中子捕获过程（又叫R-过程），这个过程主要发生在核心区域，可以产生大量比铁还重的元素。但是在SMSS J160540.18–144323.1中我们并没有检测到那些元素的存在，天文学家推测，或许那些更重的元素都被后来的中子星通过引力吸收回去，只有一点点铁逃逸了出来。
（图片说明：超新星爆发模拟动画）
目前来说，SMSS J160540.18–144323.1已经进入到演化末期，变成了一颗红巨星，正在消耗最后的氢，即将进入到氦聚变的过程中。未来的某一天，它也会爆发为超新星，将自己体内的元素释放出去，孕育第三代恒星。宇宙中的薪火传承，就像人类一样。恒星从超新星中形成，又以超新星结束自己的生命。尘归尘，土归土，这样很好。