本报讯 科学家发现了宇宙中最古老的3颗恒星，而它们恰好就在银河系附近。据分析，这3颗恒星形成于130亿至120亿年前，即第一批星系形成的时候。5月14日，相关论文发表于英国《皇家天文学会月刊》。
美国麻省理工学院（MIT）的研究人员将这些恒星称为小吸积恒星系统（SASS），认为每颗恒星都曾属于自己的小原始星系，后者随后被更大且仍在增长的银河系所吸收，而新发现的3颗恒星是各自星系中仅存的恒星。它们环绕在银河系外围，研究小组怀疑那里可能还有更多古老的恒星“幸存者”。
“鉴于我们对星系形成的了解，这些最古老的恒星肯定会在那里。”MIT物理学教授Anna Frebel说，“它们是宇宙中的一部分。我们现在有了一种新的方法来寻找它们。”
超微矮星系被认为是宇宙中幸存的第一批星系。这些星系今天仍然完好无损，但由于距离地球太远又太暗，无法对其展开深入研究。而SASS恒星可能曾经属于类似的原始矮星系，且距离银河系更近，因此可能是理解超微矮星系演化的关键。
“现在我们可以在银河系中寻找更多更明亮的类似恒星，并研究它们的化学演化，而不必追逐那些极其微弱的恒星。”Frebel说。
该团队的发现源于一个课堂概念。在2022年秋季学期，Frebel开设了一门新课程——观测恒星考古学，主要学习分析古代恒星的技术，然后将这些技术应用到以前从未研究过的恒星上，以确定其起源。
学生利用Frebel多年来从拉斯坎帕纳斯天文台的6.5米麦哲伦-克莱望远镜收集的恒星数据进行了研究。他们寻找了138亿年前宇宙大爆炸后不久形成的古老恒星。当时，宇宙主要由氢和氦以及极低丰度的其他元素构成，如锶和钡。因此，学生从Frebel收集的数据中寻找那些具有光谱或星光测量值的恒星，这些恒星的锶和钡丰度很低。
他们将搜索范围缩小到麦哲伦望远镜在2013至2014年间观测到的3颗恒星。天文学家从未对这些特殊恒星进行过后续研究，以解释其光谱并推断起源。因此，这些恒星成为学生的“完美选择”。
在完成分析后，学生得出结论，与参考恒星——太阳相比，这3颗恒星的锶、钡和铁等元素的丰度确实非常低，而低化学丰度暗示它们最初形成于130亿至120亿年前。事实上，3颗恒星的低化学丰度特征与天文学家之前对一些古老超微矮星系的测量结果相似。
根据直觉，研究小组检查了恒星的轨道模式，发现这3颗恒星位于银河系光环的不同位置，距离地球约3万光年。当利用盖亚天体测量卫星的观测结果追溯每颗恒星围绕银河系中心的运动时，他们注意到了一件奇怪的事：银河系主盘中大多数恒星像赛车在赛道上一样运动，而相对于这些恒星，新发现的3颗恒星似乎都走错了方向。这在天文学中被称为“逆行”，是一个天体曾经被“吸积”或从其他地方吸入的线索。
这3颗恒星的轨道与星系盘甚至光晕的其他部分完全不同，再加上它们的化学丰度较低，这些都有力证明了它们曾属于更古老、更小的矮星系，后者以随机角度落入银河系，并在数十亿年后继续在其轨道上顽固地运行。
该团队渴望寻找其他古老的SASS恒星。现在，他们有了一个相对简单的方法：首先寻找化学丰度低的恒星，然后追踪它们的轨道模式，寻找逆行的迹象。他们预计，在银河系4000多亿颗恒星中，利用该方法可以发现一小部分但数量可观的最古老恒星。（李木子）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1093/mnras/stae670
