在天文學(xué)中，金屬豐度比太陽(yáng)低的恒星被稱(chēng)為貧金屬星，往往誕生時(shí)間比較早；富金屬星則與太陽(yáng)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(zhù)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。

　　據悉，一個(gè)國際天文學(xué)家小組在距地球250萬(wàn)光年的仙女座星系外圍發(fā)現了一個(gè)迄今金屬豐度最低的球狀星團RBC EXT8。

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

　　創(chuàng )紀錄的球狀星團金屬豐度有多貧

　　天文學(xué)中的金屬與通常所說(shuō)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(chēng)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，其半徑達9光年，質(zhì)量是太陽(yáng)的100萬(wàn)倍，金屬豐度卻只有太陽(yáng)的1/800。

　　對此，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報記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)：“這一發(fā)現刷新了球狀星團的金屬豐度下限，此前金屬豐度最低的是銀河系球狀星團ESO280-SC06，金屬豐度為太陽(yáng)的1/250。”

　　中國科學(xué)院國家天文臺副研究員李海寧此前對科技日報記者表示，并不是所有的金屬元素含量都能測定，天文學(xué)家常用在可見(jiàn)光范圍最易測量的鐵元素豐度來(lái)表示一顆恒星的金屬豐度。

　　“鐵元素的豐度一般通過(guò)鐵元素在可見(jiàn)光范圍內的躍遷吸收線(xiàn)來(lái)測量。”湯柏添以本次研究為例說(shuō)，研究人員借助位于美國夏威夷的凱克望遠鏡的高分辨率光譜儀對RBC EXT8進(jìn)行了高分辨率光譜觀(guān)測，通過(guò)測量鐵元素的躍遷吸收線(xiàn)的大小，確定了RBC EXT8的金屬成分信息。

　　RBC EXT8金屬豐度的測量難度不小，“由于RBC EXT8距離地球太過(guò)遙遠，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)星團的積分光譜觀(guān)測。研究人員假設星團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(yáng)金屬豐度即星團里所有恒星平均的金屬含量。”湯柏添介紹。

　　從球狀星團的金屬豐度透視早期宇宙

　　測量球狀星團的金屬豐度可以評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束的同時(shí)，通過(guò)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(wàn)倍。

　　應重新審視大質(zhì)量球狀星團形成理論框架

　　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，但RBC EXT8是現有最貧金屬豐度的紀錄保持者，其超低的鐵元素挑戰了現有的星團形成理論。直到目前人們還認為，大型球狀星團不可能在金屬豐度如此低的條件下形成。

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