今年初，《自然》雜志上發(fā)表了一篇引人注目的文章，揭示了迄今為止發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)恒星。根據(jù)先前由哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的數(shù)據(jù)，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)紅移值為6.2的恒星，這個(gè)數(shù)值比許多類星體還要大得多。紅移值6.2意味著這顆恒星距離我們極其遙遠(yuǎn)，同時(shí)也意味著它的光線是如此古老。這顆恒星的位置距離我們約280億光年，它發(fā)出的光線歷經(jīng)了129億年才抵達(dá)我們的眼睛。人們所看到的是這顆恒星的昔日，那是大爆炸發(fā)生后的90億年，宇宙黎明時(shí)期。

如果將今天的宇宙比作一個(gè)百歲的老人，那個(gè)時(shí)候的宇宙僅僅相當(dāng)于一個(gè)七歲的孩子。這顆誕生于宇宙黎明時(shí)期的恒星被人們稱為"晨星"。通常情況下，我們是無法看到這樣一顆恒星的存在的。

在如此遙遠(yuǎn)的距離上，即使是由千億顆恒星組成的整個(gè)星系，在人們看來也只是一個(gè)微不足道的光點(diǎn)。我們將這些"遠(yuǎn)古巨獸"稱為類星體，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為在如此遙遠(yuǎn)的距離上是不可能直接看到恒星的存在。

這些類星體看起來像恒星一樣發(fā)光的小亮點(diǎn)，實(shí)際上是一種高能天體。后來，通過哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測，這些類星體顯示出了吸積盤和噴流的特征，這與黑洞模型完美契合。對于類星體的活動星系盒解釋得以確立。哈勃望遠(yuǎn)鏡又是如何偶然拍攝到這樣一顆無法被直接看到的恒星的呢？

實(shí)際上，這歸功于之前我們經(jīng)常提到的引力透鏡效應(yīng)。引力透鏡就像一個(gè)巨大的放大鏡，能夠?qū)⑼哥R背后的景象放大多倍。這次擔(dān)任透鏡角色的是一個(gè)巨大的星系團(tuán)。由于光線的彎曲，被放大的圖像也會發(fā)生一定的畸變。

原本只是一個(gè)小亮點(diǎn)，在觀測者眼中可能變成一個(gè)巨大的光芒。例如，這次發(fā)現(xiàn)的亮點(diǎn)正位于一個(gè)被稱為"日出弧"的巨大弧線上。這條弧線實(shí)際上是晨星所在星系被引力透鏡放大和扭曲后的樣子。

在這段日出弧上，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)亮點(diǎn)，它們應(yīng)該是被放大后的獨(dú)立恒星。晨星顯然是其中最古老的一顆，屬于宇宙中誕生早期的恒星，甚至可能是最早的一批恒星。它的組成元素肯定與今天的恒星有很大的差異，也就是缺乏金屬元素。

在天文學(xué)中，除了氫和氦，我們通常將其他元素統(tǒng)稱為金屬元素。這些元素需要通過恒星內(nèi)部的核聚變、恒星演化末期的超新星爆發(fā)，甚至是中子星等恒星殘骸的碰撞才能形成。越早期的恒星，其元素組成就越單一，這些恒星被稱為"貧金屬星"或"無金屬星"。

尤其是對于無金屬星，先前只存在于理論中，并未直接觀測到。這次的發(fā)現(xiàn)具有重要意義。目前，研究人員對這顆恒星進(jìn)行了初步的推測。它可能是質(zhì)量為太陽質(zhì)量的50到100倍的大質(zhì)量恒星，其亮度是太陽的幾百萬倍。

如此巨大的質(zhì)量意味著它可能在形成后的幾百萬年內(nèi)，以超新星爆發(fā)的方式結(jié)束了生命。然而，目前這些只是不確定的猜測，它也有可能不是單一的恒星，而是類似北極星勾陳一那樣由多顆恒星組成的多星系統(tǒng)。畢竟，哈勃望遠(yuǎn)鏡的能力是有限的，對于晨星的光譜和更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，我們還需要依靠詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡。

韋伯望遠(yuǎn)鏡專注于紅外波段的觀測，對于這種高紅移的天體更加得心應(yīng)手?；蛟S，未來韋伯望遠(yuǎn)鏡還將發(fā)現(xiàn)比晨星更遙遠(yuǎn)的古老恒星。說完了最近發(fā)現(xiàn)的晨星，我們簡單介紹一下基于成分對恒星進(jìn)行分類的概念。剛才提到的無金屬星和貧金屬星，分別對應(yīng)于"第三星族"和"第二星族"，而與之相對應(yīng)的是"第一星族"，即富含金屬的星星。

在天文學(xué)中，"星族"這個(gè)概念通常用于對銀河系內(nèi)的恒星進(jìn)行分類。根據(jù)恒星的年齡、成分、空間分布和運(yùn)動特征等方面的特征，天文學(xué)家將銀河系中的恒星分為這三類。實(shí)際上，劃分星族的依據(jù)除了成分外，還可以考慮年齡。

位于第一星族的恒星通常年輕，剛形成不久，其原始物質(zhì)主要來自前一代恒星。由于經(jīng)歷了多次核聚變和超新星爆發(fā)，這些恒星內(nèi)部的金屬含量相對較高。例如，作為核聚變的最終產(chǎn)物，太陽內(nèi)部的鐵含量達(dá)到了0.16%。

聽起來可能不多，但考慮到太陽的總質(zhì)量，太陽所含的鐵量比整個(gè)地球的質(zhì)量還要大幾個(gè)數(shù)量級。對于中等質(zhì)量的恒星如太陽來說，僅依靠自身核心的聚變是無法產(chǎn)生鐵元素的。從一開始太陽內(nèi)的鐵元素就來自其他恒星。

這也意味著像地球這樣富含金屬的類地行星通常只形成在第一星族年輕恒星的周圍。對于第二星族的貧金屬星來說，其內(nèi)部金屬含量要低得多，通常形成于宇宙的早期階段。例如，球狀星團(tuán)中經(jīng)?？梢哉业竭@種恒星的"養(yǎng)老院"。

現(xiàn)在認(rèn)為，元素周期表中的所有元素只要是自然界中穩(wěn)定存在的，都?xì)w功于第二星族的恒星。正是這些恒星的核聚變、超新星爆發(fā)以及殘骸中子星的碰撞，創(chuàng)造了今天地球上各種各樣的元素。

而第三星族的無金屬星目前只存在于理論中。正如之前所說，這些早期恒星形成非常早，屬于宇宙中最早出現(xiàn)的一批恒星。由于這些早期恒星通常非常龐大且壽命極短，因此在較近的距離內(nèi)，比如銀河系中幾乎找不到它們的蹤跡。如果想看到這些恒星，只能往更遠(yuǎn)的地方看。因?yàn)榫嚯x越遠(yuǎn)，光線發(fā)出的時(shí)間就越久遠(yuǎn)，有些光線甚至需要超過100億年才能到達(dá)我們。它們就像一張張老照片，讓我們一窺宇宙黎明時(shí)期的景象。

這些照片經(jīng)過了數(shù)十億年的旅行，已經(jīng)嚴(yán)重退色，幾乎無法辨認(rèn)。這正是哈勃望遠(yuǎn)鏡的繼任者，詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡所肩負(fù)的重要任務(wù)。