寻找宇宙中第一批恒星的迹象的工作正在进行

耶鲁大学和香港大学的天文学家提出了一种寻找宇宙第一颗恒星的新策略——通过寻找它们最后的炽热耀斑的迹象。

多年来，科学家们一直在寻找“第三族”恒星的直接证据，这是大爆炸后几亿年照亮宇宙的第一代恒星。这些第一批恒星由早期宇宙的原始气体形成，在宇宙的演化和后代恒星的发展中发挥了至关重要的作用。

天文学家表示，第一批恒星最初不含金属，主要由氢和氦组成。然而，它们最终开始在其核心产生金属，使它们成为通往数十亿年后形成的恒星的桥梁。

预计“第三族”恒星在其他方面也会有所不同。预计它们比地球的太阳和其他更年轻的恒星质量更大、温度更高。他们的寿命也较短。

然而，这些第一批恒星尚未被观测到。研究人员表示，找到它们的关键是寻找它们留下的耀斑。

“詹姆斯·韦伯太空望远镜最近探测到的第一个黑洞表明，它们也与第一批恒星大约在同一时间出现，”约瑟夫·S·弗鲁顿和索菲亚·S·弗鲁顿教授兼天文学系主任普里亚姆瓦达·纳塔拉詹说。耶鲁大学艺术与科学学院(FAS)物理学教授，也是发表在《天体物理学杂志快报》上的一项新研究的合著者。

纳塔拉詹说：“我们意识到，距离黑洞太近的第三族恒星撕裂所产生的烟花应该是可以被探测到的。”

在这项新研究中，研究人员提出，如果一颗“第三族”恒星遇到黑洞，由此产生的“潮汐瓦解事件”(TDE)，即黑洞将恒星撕裂，会产生特别明亮的耀斑——明亮足够长，寿命足够长，可以跨越数十亿光年到达今天的地球。更重要的是，耀斑将具有天文学家可以识别的可识别“特征”。

研究小组首席研究员、香港大学天文学家戴洁说：“当高能光子从很远的距离传播时，耀斑的时间尺度将因宇宙的膨胀而被拉长。”“这些TDE耀斑会在很长一段时间内上升和衰减，这使它们与附近宇宙中太阳型恒星的TDE不同。”

该研究的第一作者、香港大学的鲁德拉尼·卡尔·乔杜里(RudraniKarChowdhury)表示，重要的是，耀斑光的波长也被拉长了。“TDE发出的光学和紫外光在到达地球时将转换为红外波长，”她说。

研究人员表示，红外光是可以被检测到的。

他们说，美国宇航局的两个旗舰任务，詹姆斯·韦伯太空望远镜和即将推出的南希·格蕾丝·罗马太空望远镜，都具有探测红外发射的能力——即使是在很远的距离。

Natarajan说：“Roman具有独特的能力，能够同时观测大片天空并深入了解早期宇宙，这使其成为探测这些PopIIITDE耀斑的有前景的探测器。”“这可能是我们推断PopIII恒星存在的唯一方法。”