作者：文/虞子期
人类在经过长时间的宇宙探索之后，对其中不少天体的演化过程都已有清晰的认知，这其中包括了它们的早期形成阶段，以及后来可能会进行怎样的演变。关于早期恒星的性质，科学家们也可以有所了解，虽然它们的这个阶段已然成为过去，而这个探索的过程，就像有一台时光机器，可以将我们所有人拉回到宇宙的最早时期。在此之前，我们对宇宙中第一代恒星的探索一直处于理论存在阶段，直到科学家们发现了这颗宇宙中最早恒星之一的指纹，才终于得以通过这样的方式来研究第一批恒星。
第一代恒星的定义并不具有唯一性
不同于一般的恒星，第一代恒星还有一个名字，它叫做星族III恒星。顾名思义，其指代的便是可探测到的第一代恒星，科学家们根据它们在宇宙早期可能形成的图像，给出了多种关于这个群体的定义。它们分别是：诞生于银河系中的第一代恒星成员、尚未演化的恒星（比如寿命≥14Gyr的恒星）、具有原初气体化学成分的恒星，以及金属丰度[Fe/H]≤-6（或金属丰度为零）的恒星。之所以科学家们会将对第一代恒星的研究视为特别重要的一项工作，是因为它可以为原始气体星云的演化、超大质量黑洞的形成，以及星系的早期演化内容提供重要信息。
与此同时，科学家们还可以通过对第一代恒星的测光和分光观测资料进行分析，并从中提取更多与其相关的内容。比如，它可以为s-过程和r-过程产生的天体物理环境提供认证；为MDF的特性设定限制条件，即银河系晕的金属丰度分布函数的下限应该是多少；为第一代AGB恒星的核合成结果，以及早期银河系混合过程的效率都提供了证据；在银河系中心距离变化的测量上、星系合并产生的“亚结构”在运动学上的限制、第二代恒星重金属元素丰度的测量等方面，第一代恒星的存在都有着特别重要的用途。
罕见古老恒星中的第一颗恒星残骸
终于，宇宙中的第一代恒星之一SMSSJ.18-.1被科学家们捕获，它和我们相距大约光年，就位于银河系的另一边。这颗罕见的古老恒星，蕴藏着宇宙中第一颗恒星的残骸，正是那颗已然死去的恒星，在一次爆炸中形成了一颗超新星，只不过这是一颗相当微弱的恒星。生活在早期宇宙中的它，金属含量特别低，在它的身上我们找到了其先祖的标志。科学家们会经常从金属性这个角度来描述一颗恒星，我们都知道，金属是一种比锂、氦、氢更重的元素，并且，在宇宙的大爆炸过程中，这些元素都会产生。然而，早期恒星中却只包含那三种更轻的元素，因此，其中更重的元素是需要连续几代的恒星来共同创造的。
恒星SMSSJ.18-.1的确表现得与众不同，它拥有极低的金属度，就连其中铁的含量也几乎为零。我们可以通过这组数字来更形象的感知这个结果，该恒星中铁的含量，每亿个原子中只有一个原子是铁，就好比是大型游泳池中一滴水一般的存在。如果将它和太阳的含铁水平进行比较，那么太阳会比它高出万倍左右，关于这颗“贫血”恒星的形成时间，科学家们表示很可能是在大爆炸不久后的几亿年时间里。含铁量如此低的恒星在我们的银河系中被发现，表明了它是在宇宙的第一颗恒星之后出生，也就是所谓的第一代恒星。
古老的恒星是在怎样的环境下形成
科学家们表示，恒星SMSSJ.18-.1应该有一个古老的祖先，在它的祖先星球中，并没有重元素的存在，其质量大概会比太阳系中的太阳大10倍左右，由于燃料的大量燃烧，导致了其生命周期较短。当这个祖先星球演化到生命尽头的时候，产生了超新星一样的爆炸，那些较重的元素便是在此次爆炸过程中所产生，只是其中的大多数都被抛入了星际空间。但是，由于该爆炸事件过程中所产生的能量并不是特别的强大，因此导致了其中大量的重元素被重新陷入了那些密集的残余物质之中，它们中能够被射入太空中的比碳还重的元素微乎其微，因此才有了我们如今发现的这颗古老恒星。简而言之，该恒星的先祖并没有将大多数化学富集物质弹出，相反，它们又重新回到了爆炸后形成的超新星的残余物当中。
其实，这颗古老的恒星除了含铁量低以外，在其他方面也具有与一般恒星不同的特性。比如，恒星SMSSJ.18-.1的含碳量会比一般的恒星高出许多。至于含碳水平较高的原因，除了当初事件中的化学物质的回落以外，当然还可能包括了伴星等可能因素。然而，在对该古老恒星的观察重，并没有发现其氮气增强的现象，因此，中等质量伴星导致碳丰度增加的可能性也被排除在外。同时，由于在最初的环境中并没有金属的存在，因此关于星际介质的污染亦被排除。
所以，这颗古老恒星的祖先在进入超新星时期后，便会通过核合成更重的元素。然而，由于该超新星的爆炸强度较弱，这些合成的较重元素并没有被射入太空之中，而是被抛回了其祖先的超新星遗迹之中，从而导致了在恒星SMSSJ.18-.1形成的时候，其周围都没有金属的存在。虽然，如果我们想要在宇宙中找到第一批缺少金属的恒星并不现实，但我们却可以通过这颗古老恒星一样的恒星指纹，来解锁宇宙中第一颗恒星的关键信息。科学家们可以通过追踪它们的“孩子”，从而得到第一批恒星的关键信息，正如我们现在所做的这样。