在天文學(xué)中，金屬豐度比太陽低的恒星被稱為貧金屬星，往往誕生時(shí)間比較早；富金屬星則與太陽金屬豐度差不多甚至更高，也比較年輕。

　　年齡越大的貧金屬星代表著越早的宇宙演化階段。因此，找到貧金屬星是研究恒星演化史的關(guān)鍵。

　　據(jù)悉，一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家小組在距地球250萬光年的仙女座星系外圍發(fā)現(xiàn)了一個(gè)迄今金屬豐度最低的球狀星團(tuán)RBC EXT8。

　　這一發(fā)現(xiàn)刷新了大型球狀星團(tuán)的理論金屬豐度下限，挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的球狀星團(tuán)形成理論。相關(guān)研究成果于10月15日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

　　創(chuàng)紀(jì)錄的球狀星團(tuán)金屬豐度有多貧

　　天文學(xué)中的金屬與通常所說的金屬概念并不相同。天文學(xué)上把一切比氦重的化學(xué)元素都稱為金屬，一顆恒星表層大氣里金屬元素的總和就是金屬豐度，即金屬含量。

　　RBC EXT8是一個(gè)大質(zhì)量球狀星團(tuán)，其半徑達(dá)9光年，質(zhì)量是太陽的100萬倍，金屬豐度卻只有太陽的1/800。

　　對(duì)此，中山大學(xué)物理與天文學(xué)院副教授湯柏添在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說：“這一發(fā)現(xiàn)刷新了球狀星團(tuán)的金屬豐度下限，此前金屬豐度最低的是銀河系球狀星團(tuán)ESO280-SC06，金屬豐度為太陽的1/250。”

　　中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副研究員李海寧此前對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者表示，并不是所有的金屬元素含量都能測(cè)定，天文學(xué)家常用在可見光范圍最易測(cè)量的鐵元素豐度來表示一顆恒星的金屬豐度。

　　“鐵元素的豐度一般通過鐵元素在可見光范圍內(nèi)的躍遷吸收線來測(cè)量。”湯柏添以本次研究為例說，研究人員借助位于美國(guó)夏威夷的凱克望遠(yuǎn)鏡的高分辨率光譜儀對(duì)RBC EXT8進(jìn)行了高分辨率光譜觀測(cè)，通過測(cè)量鐵元素的躍遷吸收線的大小，確定了RBC EXT8的金屬成分信息。

　　RBC EXT8金屬豐度的測(cè)量難度不小，“由于RBC EXT8距離地球太過遙遠(yuǎn)，所以并不能分辨單顆恒星的金屬豐度，而是進(jìn)行了整個(gè)星團(tuán)的積分光譜觀測(cè)。研究人員假設(shè)星團(tuán)里所有的恒星都是在一次星爆中同時(shí)誕生，具有相同的金屬豐度。1/800的太陽金屬豐度即星團(tuán)里所有恒星平均的金屬含量。”湯柏添介紹。

　　從球狀星團(tuán)的金屬豐度透視早期宇宙

　　測(cè)量球狀星團(tuán)的金屬豐度可以評(píng)估早期宇宙中星系的化學(xué)元素積累情況。

　　李海寧描述道，宇宙誕生之初，大爆炸產(chǎn)生了大量的氫、氦和極其微量的鋰，在這樣的環(huán)境下誕生了第一代恒星。

　　第一代恒星合成并制造了一些比鋰更重的金屬元素，并且在其短暫一生結(jié)束的同時(shí)，通過超新星爆發(fā)將其制造的各種金屬元素噴射到四面八方，埋藏在孕育第二代恒星的星際塵埃中。就這樣代代相傳，每一代新生恒星中的金屬含量都會(huì)比它的上一輩高一些，今天恒星“新生兒”的金屬含量要比130億年前的“老祖先”高出200萬倍。

　　應(yīng)重新審視大質(zhì)量球狀星團(tuán)形成理論框架

　　湯柏添表示，我們附近的星系（包括銀河系）都會(huì)有一些貧金屬球狀星團(tuán)，但RBC EXT8是現(xiàn)有最貧金屬豐度的紀(jì)錄保持者，其超低的鐵元素挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的星團(tuán)形成理論。直到目前人們還認(rèn)為，大型球狀星團(tuán)不可能在金屬豐度如此低的條件下形成。

　　“一般認(rèn)為大質(zhì)量球狀星團(tuán)的形成所需要的金屬豐度下限為太陽金屬豐度的1/250。也就是說，大質(zhì)量球狀星團(tuán)的形成并不會(huì)在極貧金屬豐度時(shí)發(fā)生。但本次觀測(cè)證據(jù)表明，這個(gè)球狀星團(tuán)在星系形成早期，即金屬豐度僅為太陽豐度1/800的情況下就已經(jīng)形成。”湯柏添表示，這說明科學(xué)家應(yīng)該重新審視大質(zhì)量球狀星團(tuán)形成理論的框架。