大爆炸后几亿年，最初的恒星在宇宙中燃烧成大量明亮的氢气和氦气。在这些第一颗恒星的核心内，极端的热核反应形成了第一个较重的元素，包括碳，铁和锌。
这些第一颗恒星可能是巨大的，短命的火球，科学家们认为它们像同样的球形超新星一样爆炸。
但现在，麻省理工学院和其他地方的天文学家发现，这些第一颗恒星可能以更强大，不对称的方式爆炸，喷出的暴力足以将重元素喷射到邻近的星系中。这些元素最终成为第二代恒星的种子，其中一些仍然可以在今天观察到。
在今天发表在“天体物理学杂志”上的一篇论文中，研究人员报告了HE 1327-2326中的大量锌，这是一颗古老的幸存星，是宇宙中第二代恒星之一。他们认为，在最初的一颗恒星不对称爆炸后，这颗恒星只能获得如此大量的锌，从而丰富了它的诞生气体云。
麻省理工学院物理学副教授，麻省理工学院卡夫利天体物理与空间研究所的成员安娜弗雷贝尔说：“当一颗恒星爆炸时，有一部分恒星会像真空吸尘器一样被吸入黑洞。” “只有当你拥有某种机制，比如可以抽出材料的喷气机时，你能否在下一代恒星中观察到这种材料。我们相信这正是这里可能发生的事情。”
“这是第一个观测证据，证明这种不对称的超新星发生在早期宇宙中，”该研究的主要作者，麻省理工学院博士后研究员Rana Ezzeddine补充道。“这改变了我们对第一批恒星爆炸的理解。”
“一堆元素”
HE 1327-2326于2005年由Frebel发现。当时，这颗恒星是有史以来观察到的金属最差的恒星，意味着它的元素浓度极低，比氢和氦重 - 这表明它是一部分在宇宙大部分重元素含量尚未形成的时代，第二代恒星都是如此。
“第一批恒星非常庞大，几乎立即爆炸，”弗雷贝尔说。“作为第二代形成的较小的恒星今天仍然可用，它们保留了这些第一颗恒星留下的早期材料。我们的恒星只有一些比氢和氦重的元素，所以我们知道它必须形成为第二代明星的一部分。“
2016年5月，该团队能够观察到距离地球仅近5000光年的地球轨道。研究人员在两周内赢得了美国宇航局哈勃太空望远镜的时间，并在多个轨道上记录了星光。他们使用望远镜上的仪器宇宙起源光谱仪来测量恒星内各种元素的微小丰度。
光谱仪设计精度高，可以吸收微弱的紫外线。这些波长中的一些被某些元素吸收，例如锌。研究人员列出了他们怀疑可能在这样一颗古老恒星中的重元素，他们计划在紫外线数据中寻找，包括硅，铁，磷，锌。
“我记得得到这些数据，看到这条锌线突然冒出来，我们无法相信，所以我们一次又一次地重新分析，”Ezzeddine回忆道。“我们发现，无论我们如何测量它，我们都得到了非常丰富的锌。”
星级频道开放
然后，Frebel和Ezzeddine联系了他们在日本的合作者，他们专门开发模拟超新星和后果形成的次要恒星。研究人员运行了10,000多个超新星模拟，每个超新星具有不同的爆炸能量，配置和其他参数。他们发现，虽然大多数球形超新星模拟能够产生具有元素组成的二次恒星，研究人员在HE 1327-2326中观察到，但它们都没有再现锌信号。
事实证明，唯一可以解释恒星化妆的模拟，包括其丰富的锌，是第一颗恒星的非球面喷射超新星。这样的超新星本来就是极具爆炸性的，其功率相当于氢弹的数十亿分之一(10之后有30个零)。
“我们发现这第一颗超新星比人们想象的更加精力充沛，大约是人类的5到10倍，”Ezzeddine说。“事实上，先前关于存在用于解释第二代恒星的调光超新星存在的想法可能很快就会退役。”
该团队的结果可能会改变科学家对再电离的理解，这是宇宙中的气体从完全中性变为电离的关键时期 - 一个使星系成形的状态。
“人们从早期的观察中想到，第一批恒星不是那么明亮或精力充沛，所以当它们爆炸时，它们就不会参与太多的宇宙再生，”弗雷贝尔说。“我们在某种意义上纠正了这张照片，并表明，也许第一批明星在爆炸时有足够的魅力，也许现在他们是有助于再电离的强大竞争者，并且在他们自己的小矮星系中造成严重破坏。”
这些第一颗超新星本来也足够强大，可以将重元素射入相邻的“处女星系”，这些星系尚未形成任何自己的恒星。
“一旦你在氢气和氦气中含有一些重元素，就可以更容易地形成恒星，特别是小星星，”弗雷贝尔说。“工作假设是，在这些被污染的处女系统中可能形成第二代恒星，而不是与超新星爆炸本身相同的系统，这一直是我们所假设的，不用其他任何方式思考。所以这是为早期恒星形成开辟了一条新渠道。“