科學船塢
宇宙中最早形成的恆星用了多久的時間，我們可以看到當時那些古老的氣體雲嗎？
2019年11月2日外媒報道，馬克斯·普朗克協會發表在《天體物理學雜誌》上的論文認為：古老的氣體雲表明，第一顆恆星的形成一定很快！
天文學家們發現了一個原始的氣體雲，在一個最遙遠的類星體附近，在大爆炸之後只有8億5000萬年。氣體雲吸收了一些來自背景類星體的光，留下了讓天文學家研究其化學成分的特徵。這是迄今為止天文學家能夠測量金屬丰度的最遙遠的氣體雲。這個系統是迄今為止在氣體雲中發現的含金屬量最小的，但其化學元素的比例仍然與在更進化的系統中觀察到的相似。
雲層在遙遠的類星體觀測中偶然發現，它具有天文學家預期的現代矮星系前兆的屬性。當談到相對丰度時，雲的化學成分令人驚訝地近似現在，這表明宇宙中的第一顆恆星一定是在大爆炸之後很快形成的。
現在到達我們這裡的光告訴我們，氣體雲在近130億年前的樣子，不超過大爆炸後約8.5億年，對天文學家來說，這是一個非常有趣的時代。在大爆炸之後的幾億年內，第一顆恆星和星系形成了，但是複雜演化的細節仍然是未知的。
天文學家可以通過研究類星體的光譜來探測這種吸收，也就是說，類星體的光在不同波長區域的彩虹狀分解吸收模式，包含了關於氣體雲的化學成分、溫度、密度，甚至是雲與我們（和類星體）的距離的信息。這背後是一個事實，即每個化學元素都有一個譜線的“指紋”窄波長區域，在該區域，元素的原子可以發射或吸收光。特徵指紋的存在揭示了特定化學元素的存在和豐度。
尋找這些第一代恆星是重建宇宙歷史最重要的目標之一。在後來的宇宙中，重於氫的化學元素在讓氣體雲塌縮形成恆星中扮演了重要的角色。但這些化學元素，特別是碳，本身是在恆星中產生的，在超新星爆炸中被拋向太空。對於第一批恆星，這些化學推進器根本就不存在，因為在大爆炸階段之後，只有氫原子和氦原子。這就是最初的恆星與後來的恆星根本不同的原因。
科學家說：“令人興奮的是，在宇宙歷史的早期，我們就能測量金屬性和化學丰度。但如果我們想識別出宇宙歷史上更早的時候我們需要探測的第一批恆星的特徵。樂觀地認為，我們將發現更遠的氣體雲，這將幫助我們瞭解第一批恆星是如何誕生的。”
這說明，目前發現的形成最早的恆星，是在宇宙大爆炸8.5億年時就形成了，而且我們看到了古老的氣體雲。
冬哥譜科
由馬克斯·普朗克天文學研究所的愛德華多·巴納多斯(EduardoBañados)領導的天文學家發現了一種氣體雲，其中包含有關銀河系和恆星形成早期階段的信息，而距離大爆炸僅8.5億年。在遙遠的類星體觀測中偶然發現了雲，它具有天文學家期望的現代矮星系前兆的特性。當談到相對丰度時，雲的化學令人驚訝地是現代的，這表明宇宙中的第一批恆星必須在大爆炸之後很快形成。該結果已發表在《天體物理學雜誌》上。
當天文學家看著遠處的物體時，他們必然會時光倒流。Bañados等人發現的氣雲。太遙遠了，它的光花了將近130億年才能到達我們。相反，現在到達我們的光告訴我們，大約在130億年前，不超過大爆炸發生後的8.5億年，氣雲的樣子。對於天文學家來說，這是一個非常有趣的時代。在大爆炸之後的最初幾億年內，形成了第一批恆星和星系，但是這種複雜演化的細節仍然鮮為人知。
這種非常遙遠的氣體雲是一個偶然的發現。當時卡內基科學研究所的Bañados和他的同事正在對Chiara Mazzucchelli作為其博士學位的一部分準備的15個已知最遙遠的類星體(z³6.5)的調查中的幾個類星體進行跟進。 。馬克斯·普朗克天文研究所的研究。起初，研究人員只是注意到類星體P183 + 05具有相當不尋常的頻譜。但是當巴納多斯分析了更詳細的光譜時，該光譜是由智利拉斯坎帕納斯天文臺的麥哲倫望遠鏡獲得的，他意識到還有其他事情在發生：怪異的光譜特徵是非常接近遙遠類星體的氣雲的痕跡-天文學家尚未發現的最遙遠的氣體雲之一。
被遙遠的類星體點亮
類星體是遙遠星系中極其明亮的活躍核。它們的光度背後的驅動力是星系的中央超大質量黑洞。圍繞該黑洞(墜入之前)的物質迴旋加熱到高達數十萬度的溫度，釋放出大量的輻射。這使天文學家可以使用類星體作為背景源來檢測吸收過程中的氫和其他化學元素：如果氣體雲直接位於觀察者和遙遠的類星體之間，則類星體的某些光將被吸收。
天文學家可以通過研究類星體的光譜來檢測這種吸收，也就是說，類星體的光會像彩虹一樣分解成不同的波長區域。吸收模式包含有關氣雲的化學成分，溫度，密度甚至與雲距我們(和距類星體)的距離的信息。這背後的事實是，每個化學元素都有光譜線的“指紋”-窄波長區域，該元素的原子可以在其中很好地發射或吸收光。特徵指紋的存在揭示了特定化學元素的存在和豐富。
他們所尋找的並不完全是雲
從氣體雲的光譜中，研究人員可以立即分辨出氣體的距離，並且他們正在回顧宇宙歷史的前十億年。他們還發現了一些化學元素的痕跡，包括碳，氧，鐵和鎂。但是，這些元素的數量很少，大約是我們太陽大氣中丰度的1/800倍。天文學家總結稱所有元素比氦重“金屬”。這種測量使氣體雲成為宇宙中已知金屬最貧乏(和最遙遠)的系統之一。卡內基科學研究所的邁克爾·勞奇(Michael Rauch)是這項新研究的合著者，他說：
尋找第一代所謂的“人口III”恆星是重建宇宙歷史的最重要目標之一。在後來的宇宙中，比氫重的化學元素在讓氣體雲塌陷形成恆星方面起著重要作用。但是那些化學元素，特別是碳，本身是在恆星中產生的，並以超新星爆炸的形式拋入太空。對於第一批恆星，那些化學促進劑根本就不會在那裡，因為緊接在大爆炸相之後，只有氫和氦原子。這就是使最初的恆星與所有後來的恆星根本不同的原因。
分析表明，雲的化學組成不是化學原始的，而是相對丰度出人意料地類似於當今星際氣體雲中觀察到的化學丰度。較重元素的丰度比率非常接近現代宇宙中的比率。在很早的宇宙中這種氣體雲已經包含具有現代相對化學丰度的金屬這一事實對第一代恆星的形成提出了關鍵挑戰。
這麼多的星星，很少的時間
這項研究表明，該系統中第一批恆星的形成必須早得多：至少再多一代恆星的爆炸已經消除了第一批恆星預期的化學產率。一個特殊的時間限制來自Ia型超新星，這是產生具有觀察到的相對丰度的金屬所需的宇宙爆炸。這樣的超新星通常需要大約10億年才能發生，這嚴重限制了首批恆星如何形成的任何情況。
如今，天文學家已經發現了這一非常早期的雲，他們正在系統地尋找其他示例。愛德華多·巴納多斯(EduardoBañados)說：“令人興奮的是，我們能夠在宇宙歷史的早期如此測量金屬度和化學丰度，但是如果我們想確定第一批恆星的特徵，就需要在宇宙歷史的更早時進行探測。我們將發現更遙遠的氣體雲，這可以幫助我們瞭解第一批恆星是如何誕生的。”
