银河系:巨大如恒星，微小如金子，银河考古学均能解密它们的来源

银河系中的古老恒星在向我们传递有关宇宙早期的照明条件的信息

图解：研究古老的邻近恒星是一条康庄大道-盖帝图像

天文学家认为，宇宙学家在寻找早期宇宙的发展历程时，只需要观察银河系以及邻近星系中的古老恒星即可。

并非研究那些从时间开始之初就已经存在的恒星，而是少数的那几颗形成于宇宙诞生之初的恒星，这些恒星的大气成分揭露了从它们形成之时，到我们的太阳形成之时，宇宙中的环境是如何变化的。它们甚至可以揭露一些重要元素的起源，例如金和银。

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吉纳·达根是美国帕萨迪纳市的加州理工学院的一名研究生，主修天体物理学，她将这种研究称为银河考古学。她说：“银河考古学是通过研究现存的古老星系上的元素来探索银河的历史。”

提摩西·比尔斯是美国印第安纳州的圣母大学的一名天体物理学家，他补充道：“实际上，这种方法不仅可以探索银河系的历史。古老的恒星也为我们研究宇宙从古至今的变化提供了线索”

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在美国丹佛举行的美国天文学会的年度会议上，众研究员都发表了他们的观点。宇宙学家们认为，第一类恒星应该完全是由氢和氦——仅有的直接产生于宇宙大爆炸的两种元素组成的。这两种元素也是如今的恒星的主要组成元素，例如太阳质量的大约98%都是氢和氦。

但是98%和100%有着很大的区别。只由氢和氦组成的恒星通常体积巨大且温度高，燃烧时会发出明亮的光芒，然后会在巨大的爆炸中结束自己短暂的生命。在这个过程中，恒星会将其他的元素喷入宇宙中——这些元素被下一代的恒星吸纳，组成了太阳中那剩下的2%的质量。

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比尔斯说，像这种以化学方法完善形成的恒星，不再需要明亮地燃烧或者早早地死去。一些恒星可以拥有较小的体积，以及100亿年甚至更久的寿命。他说：“也就是我们在现今仍能看到的小质量星。”

光谱分析可以确定这些恒星从它们的前身的物质喷射中受到了多少“污染”。这使得天文学家能够从银河系及其邻近星系的其他恒星中挑选出早期的二代恒星作为宇宙时间胶囊使用。

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比尔斯说：“我们可以从我们的星系中早期的宇宙中的化学过程进行研究，而不是仅根据来源于100亿光年以外的微弱信息进行研究。”

事实上，这些恒星之一的BD+44:493离我们只有600光年远。

比尔斯解释道：“我们用双筒望远镜就可以看见它。但它仍然保存着早期宇宙的物质！”

来自德国波茨坦的莱布尼茨天体物理研究所的克里斯·尤尔金补充道，这种类型的恒星也可以用来研究像银河系等大型星系是如何通过合并无数的小星系而形成一个大星系的。他说，这种合并是将较小的星系扯开，形成一个长长的意大利面条般的带状。

他补充道：“但是通过将与比尔斯研究的恒星相似的一些古老的恒星作为标记，我们有可能找到这些带状星系并追踪到银河系合并形成的历史过程。”

其他的研究人员认为至今还未被并入大型星系的邻近矮星系是一个非常好的实验室，我们可以在借此研究在矮星系占主导地位的早期宇宙中大型星系合并的过程。

来自美国加利福利亚的旧金山大学的阿帕纳·文卡特斯说：“这是一种未被充分利用但十分重要的方法，可以帮助我们了解第一批恒星是在哪里以及是如何形成的，并且它们得到过哪种星系的帮助。”

并且最令人激动的发现中还包括了地球上金子的来源。

从地质学角度，我们当然知道金子来源金矿。但在地球形成之前，金就已经存在于一片星云中，而这片星云最后形成了太阳系，并且有两种学说推测了金是如何形成的。

达根说，其中一种学说认为金产生于被称为带磁性旋转的超新星的巨大恒星爆炸中心。另一种学说认为金产生于一个同样猛烈的过程：已死亡恒星形成中子星后的残余物之间的碰撞。

前者倾向于发生于宇宙的早期，巨星最终走向灾难性的结尾的时期。后者大多是发生于较晚的时期，在后代恒星死亡之后才形成。

为了查明哪一种学说是正确的，达根的团队对相关元素钡在不同年龄的恒星中的浓度进行了相关研究。通过比较钡和铁这两种稳定构建了每新一代的恒星的元素浓度，她能确定钡作为黄金的替代品，出现在早期的爆炸现场，表明它们是产生于带磁性旋转的超新星，或者是出现在较晚时期，这就表明金元素源于中子星碰撞。

埃文·卡比是这个项目的研究员，他称这是银河考古学的另一用处。

他说：“这项研究根据恒星上现存的元素探究星系中元素的形成史。通过测量不同年龄的恒星上的元素比例，我们可以知道这些元素是什么时候产生的。”

最后推论：金元素以及相关元素大多都是后来在中子星碰撞时产生的。

如果没有这种碰撞，或许从金子到贵重的货币等一切事物都将会是另一种面貌了。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.兴言-cosmosmagazine

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