“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。”中国科学院国家天文台天体丰度与星系演化团组首席研究员赵刚难掩内心喜悦，“天文学观测经常会带给人们一些意想不到的惊喜，让人激动不已。”
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这次，郭守敬望远镜（LAMOST）带给他和研究团队的惊喜是银河系考古的一项重磅发现——第一代超大质量恒星的化学遗迹。6月7日，这项成果在《自然》（Nature）上发表。论文通讯作者为赵刚，第一作者为中国科学院国家天文台副研究员邢千帆。
寻找“活化石”
说到恒星，人们最熟悉的是太阳。太阳是一颗年轻的恒星，其年龄约为40多亿年。而想要了解银河系和宇宙演化的历史，人们不停追问：给宇宙带来第一缕曙光的古老恒星在哪里？它们的质量有多大？由什么物质构成？
作为终结黑暗时代的起始点，第一代恒星主导着早期宇宙演化历史，其身世之谜长期困扰着全世界天文学家。
“宇宙大爆炸之后，第一代大质量恒星形成超新星，把爆炸的产物——一些相对较重的金属元素抛射到星际介质中，形成下一代恒星，而第一代恒星形成之初则只含有氢和氦元素。”邢千帆向《中国科学报》表示。
也就是说，恒星含有的金属元素（天文学中称氢和氦之外的所有元素为金属元素）越少，可能意味着它越古老。天文学家将金属含量较低的恒星称为“贫金属星”，它们是揭示第一代恒星演化历史的“活化石”。
长期以来，银河系考古领域一直致力于通过贫金属星来研究第一代恒星。理论研究表明，根据第一代恒星质量不同，其演化的过程存在三种不同的模型，即中小质量恒星演化形成白矮星的“热核爆发”、大质量恒星中心“铁核塌缩爆发”以及超大质量恒星晚期氧硅核燃烧引起的“对不稳定超新星爆发”。
“前面两种模型对应的超新星在天文上都已经观测到了，但最后一种超新星，即‘对不稳定超新星’（PISN），自20世纪60年代提出模型以来一直缺乏观测证据。”清华大学物理系教授王晓锋表示。
基于“化学丰度”的反推
在最新发表的论文中，研究团队结合LAMOST低分辨率光谱和日本昴星团（Subaru）望远镜高分辨率光谱数据发现了一颗“化学丰度极为特殊”的恒星（LAMOST J1010+2358）。
