研究人员从一颗非常大的第一颗恒星中发现了双不稳定性超新星的化学证据

在宇宙黎明期间，第一批恒星照亮了宇宙，并结束了大爆炸之后的宇宙“黑暗时代”。然而，它们的质量分布是宇宙中最大的未解之谜之一。

对第一批恒星形成的数值模拟估计，第一批恒星的质量达到了数百个太阳质量。其中，第一批质量在140到260个太阳质量之间的恒星最终成为不稳定对超新星(PISNe)。PISNe与普通超新星(即II型和Ia型超新星)截然不同，并且会在下一代恒星的大气层中留下独特的化学特征。但是，没有找到这样的签名。

中国科学院国家天文台赵刚教授领导的一项新研究发现，银河系晕中一颗化学性质奇特的恒星(LAMOSTJ1010+2358)是PISNe存在的明确证据早期宇宙中的第一颗恒星，基于大天空区域多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)巡天和斯巴鲁望远镜后续的高分辨率光谱观测。已经证实，这颗恒星是在由260个太阳质量的PISN主导的气体云中形成的。

该团队还包括来自中国科学院云南天文台、日本国立天文台和澳大利亚莫纳什大学的研究人员。

这项研究在线发表在《自然》杂志上。

研究团队利用斯巴鲁望远镜对J1010+2358进行了后续高分辨率光谱观测，推导出十余种元素的丰度。这颗恒星最显着的特征是其极低的钠和钴丰度。其钠铁比低于太阳能值的1/100。这颗恒星还表现出奇数和偶数电荷元素之间非常大的丰度差异，例如钠/镁和钴/镍。

该论文的第一作者邢千帆博士说：“这颗恒星奇特的奇偶方差，以及钠和α元素的缺乏，与第一代260个太阳质量恒星的原始PISN预测一致。”学习。

J1010+2358的发现直接证明了超大质量恒星演化理论中由电子-正电子对产生引起的流体动力学不稳定性。电子-正电子对的产生降低了大质量恒星核心内部的热压力，并导致部分坍塌。

“它为限制早期宇宙的初始质量函数提供了重要线索，”该研究的通讯作者赵刚教授说。“在这项研究之前，还没有在贫金属恒星中发现如此大质量恒星产生超新星的证据。”

此外，LAMOSTJ1010+2358([Fe/H]=-2.42)的铁丰度远高于银河晕中最贫金属的恒星，表明形成于PISN主导气体中的第二代恒星可能比预期更富含金属。

哈佛大学天文学系前任主席AviLoeb教授说：“寻找贫金属恒星的一大目标是找到这些早期双不稳定超新星的证据。”

圣母大学天体物理学教务长蒂莫西·比尔斯教授对结果发表评论说：“据我所知，这篇论文首次明确地将银河晕星与源自PISN的丰度模式联系起来。”