天文学家正在逼近宇宙中最古老的恒星。这些被称为第三族（Pop III）恒星的巨兽，代表了宇宙学中从早期宇宙的原初汤到我们今天看到的复杂、富含金属的宇宙之间的缺失环节。由德克萨斯大学奥斯汀分校的Alessandra Venditti领导的一篇新综述论文，强调了近期进展和巡天技术，这些技术可能最终帮助我们确切探测到这些巨大、明亮、短命的恒星祖先。
什么是第三族恒星？
第三族恒星是大爆炸后形成的第一代恒星。它们的定义特征是完全没有”金属”（在天文学术语中，指任何比氦重的元素）。更重的元素直到在恒星内部锻造并通过超新星扩散后才存在。
这些早期恒星极其巨大。模型表明它们的质量在太阳的100到1,000倍之间。它们燃烧得极其明亮但寿命短暂，在剧烈的核心坍缩或对不稳定超新星中死亡，为宇宙播下了第一批重元素。
寻找它们的挑战
寻找Pop III恒星极其困难，原因有几个。它们在极高的红移处形成，位于我们可观测范围的边缘。即使是詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的最遥远星系，也显示出被金属”污染”的迹象，这意味着它们已经包含了后几代的第二族恒星。到目前为止，尚未确认任何纯净、无金属的星系。
混合搜索策略
Venditti和她的同事提出了一种混合方法。天文学家们不是在寻找完全纯净的星系，而是在已经包含第二族恒星的星系内部寻找Pop III恒星。宇宙学模拟表明，早期宇宙中的金属富集效率低下，留下了纯净气体的口袋，即使在原本已被污染的星系内部，Pop III恒星仍可能形成。
关键的探测方法涉及氦II（He II）发射线。当Pop III恒星强烈的电离辐射击中周围的气体云时，它们会产生强烈的He II发射。虽然活动星系核和X射线双星等其他现象可以模仿这些谱线，但有希望的候选者正在出现。
“赫柏”候选体
一个值得注意的候选体是绰号为”赫柏”的天体，位于高红移星系GN-z11约3千秒差距处。其发射线与天文学家对在纯净尘埃和气体晕中形成的大质量Pop III星团的预期完全一致。
引力透镜：改变游戏规则
该综述强调引力透镜可能是最有前景的未来技术。前景星系团可以将背景天体放大至10,000倍。如果一个星系团为包含Pop III星群的星系充当透镜，JWST可能直接分辨出个别的Pop III恒星本身。
研究人员指出：”如果我们足够幸运，JWST也许能够直接分辨出个别的Pop III恒星。”
黄金时代来临
这篇论文已提交给《天体物理学开放杂志》，并于2026年1月在CSI:Sesto研讨会上发表，综述了目前正在部署的全方位观测策略。这些策略包括近场宇宙学研究、直接搜索极度贫金属的恒星形成复合体、Pop III超新星的时域巡天、追踪化学丰度模式的恒星考古学，以及利用类星体的吸收线研究。
新的射电望远镜正在投入使用。更多的巡天数据正在收集。已知的引力透镜正在被测绘。JWST光谱学、时域天文学、透镜巡天、恒星考古学和不断改进的模拟系统的结合，正在系统地缩小Pop III恒星可以隐藏的允许参数空间。
正如Venditti团队所说，目标是让”宇宙中没有任何地方能让它们继续保持未被探测的状态”。经过数十年的搜索，第一代恒星可能终于准备好现身了。
婷 翻译