来自马萨诸塞州理工学院（MIT）的一个团队发现了宇宙中最古老的三颗恒星。令他们惊讶的是，这些恒星并不在只有超强大詹姆斯·韦伯太空望远镜才能看到的遥远星系中。根据5月14日发表在《皇家天文学会月报》上的一项研究，它们位于我们自己的星系邻域内，在银河系的“晕”中。
银河系的晕是由恒星组成的云，它环绕着我们银河系所有的主银盘。该团队认为，这三颗恒星形成于120亿至130亿年前，正值我们的宇宙开始形成之时。他们将这些恒星称为小型吸积恒星系统（SASS）——或者说SASS恒星——每颗恒星可能都曾属于自己的小型星系，该星系在某个时候被更大、仍在增长的银河系所吞噬。这三颗恒星现在是它们前身星系仅存的部分。
据该团队称，它们围绕着银河系的边缘运行，那里可能隐藏着更多古老而持久的恒星。
“根据我们对星系形成的了解，这些最古老的恒星肯定应该在那里，”麻省理工学院的天文学家和天体物理学家安娜·弗雷贝尔（Anna Frebel）在麻省理工学院新闻社的一份声明中说。“它们是我们宇宙家族树的一部分。而我们现在有了新的方法来寻找它们。”
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这项研究源于2022年秋季学期的一个课堂概念，当时弗雷贝尔开设了一门名为“观测恒星考古学”的课程。在这门课上，学生们学习了分析古老恒星所需的技术，然后将这些技术应用于尚未研究过的恒星，以确定它们的起源。这门课程包括几名本科生和近期毕业生，他们现在也是这项新研究的合著者。
“虽然我们的大部分课程都是从基础开始教授的，但这门课让我们立即置身于天体物理学研究的前沿，”研究的合著者、麻省理工学院2023届的希拉里·安达莱斯（Hillary Andales）在一份声明中说。
该课程旨在寻找在大爆炸后不久——约138亿年前——形成的古老恒星。那时，宇宙主要由氦和氢组成，没有大量的其他化学元素，如钡和锶。该课程梳理了弗雷贝尔多年来从智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦-克莱天文望远镜收集的数据。他们寻找恒星光谱（或称光度测量）显示锶和钡含量很低的恒星。
他们将目光锁定在麦哲伦望远镜于2013年至2014年间首次观测到的三颗恒星上。天文学家当时没有解读它们的星谱并推断它们的起源，所以它们是该课程研究的绝佳候选对象。
他们的分析显示，这三颗恒星都含有极低含量的锶和钡。与我们的太阳相比，它们也含有其他元素，包括铁。其中一颗恒星的铁与氦的比例不到今天太阳的万分之一。低化学丰度是这三颗恒星最初形成于120亿至130亿年前的一个可靠迹象。
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“这花了很长时间盯着电脑，调试了很长时间，疯狂地发短信和发邮件互相交流才能弄明白，”麻省理工学院本科生安娜达·桑托斯（Ananda Santos）在一份声明中说。“这是一个巨大的学习曲线，一次特别的经历。”
弗雷贝尔计划在今年秋季学期重新开设这门课程。随着该团队继续发现类似的SASS恒星，他们希望将它们用作超暗弱星系的代理。这些星系被认为是宇宙最早存留下来的星系之一。尽管它们至今仍然存在，但它们过于遥远，天文学家无法对其进行深入细致的研究。由于SASS恒星可能曾经属于类似的矮星系，但它们更近且位于我们自己的银河系中，因此它们可以帮助天文学家更好地理解超暗弱矮星系是如何演化的。
“现在我们可以寻找银河系中更多的类似天体，它们更明亮，并且可以研究它们的化学演化，而不必去追逐那些极其暗淡的恒星，”弗雷贝尔说。
