宇宙大爆炸後幾億年後，第一批恆星以大量明亮的氫氣和氦氣積聚形式閃耀入宇宙。在這些早期恆星的核心內，極端的熱核反應形成了第一批較重的元素，包括碳、鐵和鋅。這些最初的恆星很可能是巨大的、壽命很短的火球，科學家們假設它們爆炸時是類似的球形超新星。但現在麻省理工學院和其他地方的天文學家發現，這些最初的恆星可能已經以一種更強大、更不對稱的方式爆炸了。
噴射出的噴流猛烈到足以將重元素噴射到鄰近的星系中。這些元素最終成為了第二代恆星的種子，其中一些至今仍能被觀測到。2019年5月8日發表在《天體物理學》上的一篇論文中，研究人員報告了一顆古老的倖存恆星——宇宙第二代恆星之一的1327-2326中含有豐富的鋅。科學家認為這顆恆星只有在第一批恆星之一的不對稱爆炸使其誕生氣體雲變得豐富之後，才可能獲得如此大量的鋅。
- 一項模擬顯示了第一顆超新星可能是什麼樣子，這個模擬顯示了超新星在最初爆炸50秒後的形狀。圖片：Melanie Gonick
麻省理工學院(MIT)物理學副教授、麻省理工學院卡弗裡天體物理與空間研究所成員安娜·弗雷貝爾(Anna Frebel)說：當一顆恆星爆炸時，它的一部分會像真空吸塵器一樣被吸進黑洞。只有當你有了某種機制，比如可以拉出物質的射流，才能在下一代恆星中觀察到這種物質，相信這正是這裡可能發生的事情。該研究的主要作者、麻省理工學院博士後Rana Ezzeddine說：這是第一個觀測到的證據，表明這樣一顆不對稱超新星發生在宇宙早期。這改變了我們對第一顆恆星如何爆炸的理解。
少量元素
201327-2326是Frebel在2005年發現的，當時這顆恆星是觀測到最缺乏金屬的恆星，這意味著它的元素濃度極低，比氫和氦還重。這表明，它是作為第二代恆星的一部分形成，而當時宇宙中大部分的重元素含量尚未形成。第一批恆星質量如此之大，以至於它們幾乎必須立即爆炸。作為第二代形成的較小恆星今天仍然存在，它們保存了這些第一代恆星留下的早期物質。太陽只有比氫和氦更重的元素，所以我們知道它一定是作為第二代恆星的一部分形成。2016年5月該團隊能夠觀測到這顆繞地球軌道運行的恆星，距離地球只有5000光年。
研究人員在美國宇航局的哈勃太空望遠鏡上贏得了超過兩週的時間，並記錄了多軌道上的星光。他們使用望遠鏡上的儀器，宇宙起源光譜儀，來測量恆星內各種元素的微小丰度。該光譜儀設計精度高，可接收微弱的紫外光。其中一些波長被某些元素吸收，比如鋅。研究人員列出了一份重元素清單，他們懷疑這些重元素可能存在於一顆如此古老的恆星中，他們計劃從紫外線數據中尋找，包括硅、鐵、磷和鋅。Ezzeddine回憶說：我記得我得到了數據，看到這條鋅線突然冒出來，我們簡直不敢相信，所以我們一遍又一遍地重複分析，發現無論我們如何測量，都得到了非常豐富的鋅。
打開星形通道
Frebel和Ezzeddine隨後聯繫了在日本的合作者，他們專門研究超新星和在超新星爆炸後形成的次級恆星模擬。研究人員對超新星進行了超過10000次模擬，每一次都有不同的爆炸能量、結構和其他參數。發現雖然大多數球狀超新星的模擬都能夠產生一顆含有研究人員在1327-2326觀測到元素組成的次生恆星，但沒有一顆能夠再現鋅的信號。事實證明，唯一能夠解釋這顆恆星構成(包括其富含鋅)的模擬，是第一顆恆星的非球面噴射超新星之一，這樣一顆超新星的爆炸威力將是氫彈爆炸威力的十萬分之一。
發現第一顆超新星的能量比人們之前想象的要高得多，大約是之前的5到10倍。事實上，先前認為存在一顆更暗的超新星來解釋第二代恆星的想法可能很快就需要被摒棄了。該小組的研究結果可能會改變科學家對再電離的理解。再電離是宇宙中氣體從完全中性狀態轉變為電離狀態的關鍵時期，電離狀態使星系形成成為可能。人們從早期的觀察中認為，第一顆恆星並不那麼明亮或充滿能量，所以當它們爆炸時，它們不會參與到宇宙的再電離過程中。從某種意義上說，我們正在糾正這張圖片，並展示，也許第一批恆星在爆炸時已經有了足夠的能量。
也許現在它們是再電離的有力競爭者，對它們自己的小矮星系造成了嚴重破壞。這些第一顆超新星的威力也足以將重元素射入鄰近的“原始星系”，而這些“原始星系”尚未形成自己的恆星。一旦氫和氦氣中含有一些重元素，就更容易形成恆星，尤其是小恆星。有效的假設是，也許這類第二代恆星是在這些被汙染的原始星系中形成，而不是在超新星爆炸的同一星系中形成，這一直是我們假設的，沒有其他任何思考方式，所以這為早期恆星的形成開闢了一條新通道。
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