耶魯大學和香港大學的天文學家提出了一種尋找宇宙第一批恆星的新策略，透過尋找它們最後熾熱耀斑的跡象的方式，因為第一批恆星留下的獨特耀斑有機會被新一代太空望遠鏡探測到。第一批恆星最初不含金屬，主要由氫和氦組成。不過，它們最終開始在內核中產生金屬，成為通往數十億年後形成的恆星的橋樑。

多年來，科學家一直在尋找”第三族群”恆星的直接證據，這些恆星是宇宙大爆炸後幾億年點亮宇宙的第一代恆星。這些第一代恆星由早期宇宙的原始氣體形成，在宇宙演化和後代恆星的發展過程中發揮了至關重要的作用。

據預測，”第三族群”恆星在其他方面也與眾不同。預計它們比地球太陽和其他更年輕的恆星質量更大、溫度更高；它們的壽命也更短。然而，這些首批恆星尚未被觀測到。研究人員說，找到它們的關鍵在於尋找它們留下的耀斑。

約瑟夫-S-和索菲亞-S-弗魯頓（Joseph S. and Sophia S. Fruton）天文學講座教授、耶魯大學文理學院（FAS）物理學教授普里亞姆瓦達-納塔拉詹（Priyamvada Natarajan ）說：”詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JamesWebb Space Telescope）最近探測到的第一批黑洞表明，它們也是與第一批恆星同時出現的。”

納塔拉詹說：”我們意識到，距離黑洞太近的群體III恆星被撕裂時產生的焰火應該可以被偵測到。”

藝術家描繪的潮汐擾動事件。圖片來源：Ralf Crawford/太空望遠鏡科學研究所

在這項新研究中，研究人員提出，如果一顆”第三族群”恆星遭遇黑洞，由此產生的”潮汐破壞事件”（TDE）–黑洞將恆星撕裂–將產生一個特別明亮的耀斑–足夠明亮和持久，足以跨越數十億光年到達今天的地球。更重要的是，耀斑會有一個可辨識的”特徵”，天文學家可以辨別出來。

「由於高能量光子從非常遙遠的距離發出，耀斑的時間尺度會因宇宙膨脹而被拉長，」研究小組首席研究員、香港大學天文學家戴瑾說。 “這些TDE耀斑將在很長一段時間內升起並衰減，這使它們有別於附近宇宙中太陽型恆星的TDE”。

該研究的第一作者、香港大學的Rudrani Kar Chowdhury 說，重要的是，耀斑的光波長也被拉長了。她說：”TDE發出的光學和紫外線在到達地球時會被轉換成紅外線波長。”

這種紅外線光可以被偵測到，美國國家航空暨太空總署的兩個旗艦任務- 詹姆斯韋伯太空望遠鏡和即將發射的南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡–都有能力探測紅外線發射–即使是在很遠的地方。

“羅曼具有同時觀測大面積天空和窺探早期宇宙深處的獨特能力，這使它成為探測這些波普III TDE耀斑的一個很有前途的探測器，”Natarajan說。 “這可能是我們推斷第三族群恆星存在的唯一方法”。

研究人員說，這種發現在未來十年是有可能實現的。

編譯來源：ScitechDaily