借助美国国家航空航天局（NASA）詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）“凝视”遥远深空，一个天文学家小组可能发现了充满第三星族星的星系。这类恒星仅由大爆炸产生的原始气体——氢和氦构成。相关研究近日发布于预印本本平台arXiv。

几十年来，研究人员一直在寻找它们，其间产生了许多有争议的观测结论。如果这次的观测结果得到证实，将为研究宇宙化学物质富集的起点，即构成行星和生命所需的重元素通过恒星爆炸形成的起点，打开新窗口。

“这一发现非常令人兴奋，因为第三星族星仅存在于理论假设中，我们还从未直接观测到它们。”意大利佛罗伦萨大学的天文学家Elka Rusta说。

第三星族星的性质仍然难以确定，不过大多数理论家认为它们十分巨大——质量达太阳的1000倍，比如今最大的恒星还要大10倍。这是因为第三星族星缺少气体云坍缩形成恒星时所需的冷却机制。比第三星族星晚形成的恒星的构成中含有重元素，可以通过原子碰撞时电离进行制冷。但构成第三星族星的氢和氦原子紧密结合，很难电离，导致原始气体云在自身重力作用下吸入更多气体，“身躯”变得庞大，直至足够致密以触发其核心的核聚变反应，

由此产生的巨大恒星将经历炙热而短暂的燃烧过程，在短短几百万年后就会发生超新星爆炸。因此，天文学家很难在如今稳定发光的普通星系中捕捉到第三星族星短暂的辉光。但这些巨星的光谱可能会暴露它们的踪迹，它们会产生非常强的氢和氦发射线，并且完全不含较重元素产生的光谱线。

但即便掌握了上述线索、拥有了JWST这样敏锐的空间望远镜，天文学家想找到有第三星族星所有特征的恒星依然困难重重。首先，收集足够的光线来测量星系的光谱需要时间。其次，为了进行这种光谱学研究，望远镜只能关注一小片区域，使得发现罕见第三星族星如同大海捞针。

为此，美国麻省理工学院的天文学家Rohan Naidu和同事找到了一种加快搜索速度的方法——在JWST已经用近红外相机调查的数百万个天体中“找不同”。

JWST并没有记录每个天体的详细光谱，而是用一系列滤光片测量多达十几个宽波段的光源亮度。Naidu和同事们意识到，可以通过寻找一些关键特征来快速搜索第三星族星，例如在包含突出氢发射线或重元素（如氧）发射线缺失的天体。

通过对数十万个星系的数据进行扫描，研究团队锁定了两个候选者，其中GLIMPSE-16043特别匹配。据估计，该星系形成于宇宙约8.5亿年岁时，约为10万个太阳质量。研究人员认为，这种低质量使其成为一个矮星系，其恒星燃烧的时间不到500万年。

“极端高温的恒星、几乎没有氧气、亮度暗弱。”Naidu说，完全符合对于第三星族星的理论预测。

不过，即便如此，研究团队仍只视其为候选者，因为没有详细的光谱，不能排除其他可能性。例如，GLIMPSE-16043可能是由黑洞激发的一团原始气体云，或者可能只是一个离地球更近的较小星团。

Naidu说，为了获得更详细、精确的光谱，他们已经争取到了JWST6月份的优先观测时间。

相关论文信息：https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.11678