15800光年外，神秘的半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中，有這樣一群孤獨(dú)的星球：它們身處中心，卻與其他星球遙遙相望;它們平淡無(wú)奇，從運(yùn)動(dòng)學(xué)特性上無(wú)法與其他星球相區(qū)分……

近日，《arxiv》發(fā)表了一項(xiàng)最新觀測(cè)結(jié)果：天文學(xué)家通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中，有11顆恒星的金屬豐度非常之低。

“這意味著，它們是半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中最古老的天體之一，而歐米伽球狀星團(tuán)的身世一直是謎，這些貧金屬恒星的發(fā)現(xiàn)將有助于我們揭開歐米伽星團(tuán)的身世。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李海寧副研究員告訴記者。

堪稱宇宙時(shí)刻表的恒星金屬含量

“天文學(xué)上把一切比氦重的化學(xué)元素都叫做金屬，一顆恒星表層大氣里金屬元素的總和就是金屬豐度，也就是金屬含量。”李海寧告訴記者，天文學(xué)中金屬與通常所說(shuō)的金屬概念并不相同。

宇宙誕生之初，大爆炸產(chǎn)生了大量的氫、氦和極其微量的鋰，于是在這樣的環(huán)境下誕生了宇宙中的第一代恒星。它們合成制造了一些比鋰更重的金屬元素，并且在結(jié)束其短暫一生的同時(shí)，通過(guò)超新星爆發(fā)將其制造的各種金屬元素噴射到四面八方，埋藏在孕育它們的直系后代——第二代恒星的星際塵埃當(dāng)中。

就這樣代代相傳，恒星也隨著宇宙不斷成長(zhǎng)，每一代新誕生恒星中的金屬含量都會(huì)比它的上一輩高一些，今天的“新生兒”恒星的金屬含量要比一百三十億年前的老祖先高出兩百萬(wàn)倍。

“所以通?？梢哉J(rèn)為，金屬豐度越低的恒星，就代表著越早的宇宙演化階段。”李海寧說(shuō)道。

但并不是所有的金屬元素含量都能測(cè)定，天文學(xué)家常用在可見(jiàn)光范圍最易測(cè)量的鐵元素豐度來(lái)表征一顆恒星的金屬豐度。

那么，對(duì)于遙遠(yuǎn)的恒星我們通過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡如何測(cè)出它們的金屬含量呢?李海寧告訴我們一個(gè)小技巧：金屬豐度其實(shí)可以“看的出來(lái)”，用顏色就可以粗略的反映它們大致的金屬含量。

但如果要準(zhǔn)確的確定一顆恒星的金屬豐度，則需要借助恒星光譜。恒星光譜是在黑體譜上疊加了許多暗線，而這些暗線其實(shí)是熾熱的星光穿過(guò)恒星外層較冷的大氣時(shí)，在特定波長(zhǎng)產(chǎn)生的吸收特征。因此，每一條暗線都隱藏著某種元素在星光中留下的獨(dú)特信息。通過(guò)測(cè)量不同譜線的強(qiáng)度，我們就能夠知道這顆恒星的表層大氣包含哪些元素、其含量是多少。

我們?yōu)楹侮P(guān)注這些最缺乏金屬的恒星

正如前文所說(shuō)，宇宙大爆炸之初，恒星的老祖宗們所擁有的金屬含量非常低。也就是說(shuō)，找到那些缺少金屬的恒星，就能研究恒星及相關(guān)天體的演化史，這對(duì)于我們這些居住在地球并環(huán)繞恒星太陽(yáng)飛行的人類來(lái)說(shuō)，確實(shí)很有意義。

李海寧介紹說(shuō)，金屬豐度可以粗略地顯示恒星的年齡，因此富金屬星通常比較年輕，而缺乏金屬元素的貧金屬星則比較年老。

但金屬豐度沒(méi)有特定的分類，一般是根據(jù)金屬豐度的高低，粗略地把恒星分為富金屬與貧金屬星。“比如，和太陽(yáng)金屬豐度差不多或者更高的恒星可以認(rèn)為是富金屬星，而比太陽(yáng)金屬豐度低的恒星統(tǒng)稱為貧金屬星。”李海寧說(shuō)。

半人馬座歐米伽(也被稱為NGC5139)位于大約15800光年之外，是最明亮、最大質(zhì)量的銀河系球狀星團(tuán)。

觀測(cè)顯示，半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)的化學(xué)成分多樣化，天文學(xué)家推測(cè)它可能擁有多達(dá)15個(gè)獨(dú)特的恒星種群。與其他球狀星團(tuán)相比，半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中的恒星表現(xiàn)出更高的金屬度分散度。

雖然半人馬座歐米伽一直是許多研究的對(duì)象，但其起源和金屬富集史仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。

科學(xué)家對(duì)半人馬座歐米伽球狀星團(tuán)中的395顆巨星進(jìn)行了測(cè)量。最終發(fā)現(xiàn)了11顆金屬豐度在 2.3到 2.52之間的恒星。

有意思的是，這些最缺乏金屬的恒星似乎集中在星團(tuán)中心，也可能被限制在一個(gè)狹窄的軌道內(nèi)。研究人員注意到，這些恒星似乎沒(méi)有表現(xiàn)出任何特殊的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，這導(dǎo)致它們與星團(tuán)中更富金屬的群體無(wú)法區(qū)分。

李海寧告訴記者，這些觀測(cè)證據(jù)表示歐米伽球狀星團(tuán)在很早很早的時(shí)候，由兩個(gè)金屬豐度不同的恒星系統(tǒng)碰撞到一起，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的演化充分混合，所以在運(yùn)動(dòng)學(xué)上已經(jīng)看不出差異了。

“這也是為什么我們通常在討論恒星、星團(tuán)或者恒星系統(tǒng)起源的時(shí)候，不能只借助于運(yùn)動(dòng)學(xué)或者動(dòng)力學(xué)，因?yàn)檫@些特征隨著演化時(shí)間的推移會(huì)逐漸地趨于平滑，最后我們還是要依靠它的化學(xué)特征，比如說(shuō)金屬豐度或其他元素的豐度來(lái)真正的揭開它的身世。”李海寧說(shuō)道。(記者 張曄)

關(guān)鍵詞： 貧金屬恒星