韦布望远镜发现比太阳大一万倍的超巨星，它们是如何吃这么胖的？

近日，美国和欧洲耗资100亿美元建造的韦布望远镜又立功了！科学家利用这台天价太空望远镜发现了134亿年前宇宙中存在超巨恒星的证据。这100亿美元花得挺值的。

宇宙中的第一代超巨恒星（示意图）。

很早之前，科学家就从理论上预言：宇宙早期曾存在质量达到太阳数百倍、上千倍、乃至一万倍的超大恒星，但一直没有观测证据。这是由于这些恒星的质量非常大，寿命就非常短，有些寿命只有几百万年。

几百万年，从人类的视角看已经是非常长的时间了，但从宇宙的视角看，这些都是“短命鬼”。要知道，太阳的寿命大概100亿年。由于这些超巨恒星的寿命很短，直接观测到的概率就非常小。直接观测到这些第一代的恒星也是韦布望远镜的重要科学目标之一。

严格来讲，这次韦布望远镜探测到的是这些超巨恒星死亡后遗留下的氮元素。在早期宇宙，氮元素的形成只能通过在大质量恒星内部极端高温的条件下产生出来，这些恒星中心的温度甚至可达上亿度。

一、这些超巨恒星是如何“吃胖”的？

目前，天文学家发现的最大质量的恒星相当于250颗太阳，代号为“Westerhout 49-2”，还有一颗质量相当于196颗太阳，代号为“R136a1”，也非常巨大的。

宇宙中第一代超巨星与太阳的大小比较（示意图）

理论上，当今宇宙环境中，再也无法诞生出几千倍、上万倍太阳质量的恒星了。这是因为当今的星云气体中包含一定比例的比氦更重的元素，这些元素的存在限制了恒星长的太胖。这些比氦更重的元素，正是第一代恒星燃烧产生的灰烬。而当第一代恒星形成的时候，由于它们的前身星云非常“干净”，没有被“污染”，仅仅是氢和氦，只有在这样干净的环境中，才能孕育出超巨恒星。

用专业的术语来讲，组成恒星的金属丰度限制了它们的成长。对于宇宙中的恒星来讲，确实一代不如一代大。

二、研究这些超巨星到底有什么用？

目前，根据恒星演化模型，宇宙中存在（过）三代恒星。宇宙大爆炸后不久形成的第一代恒星质量比较大（超巨星），寿命比较短；第二代恒星是在第一代恒星死亡爆炸后的灰烬中诞生的；第三代恒星又是在第二代恒星死亡爆炸后产生的灰烬中诞生的。由于太阳就属于第三代恒星，因此第一代超巨星可以看作太阳的爷爷，没有这些超巨星也就没有太阳，没有太阳，也就没有我们。因此，科学家通过研究第一代超巨星能够解开宇宙演化的众多谜团，这就是最大的用处。

三、为什么只有韦布才有潜力发现这样大恒星？

韦布望远镜是目前太空中最大的天文望远镜，它主要工作在红外波段。第一代超巨恒星由于存在宇宙早期，因此他们发出的光线会受宇宙膨胀的影响发生红移。虽然当时发出的是高能的紫外线，但抵达地球后波长就被拉扯到低能的红外波段了。只有韦伯这样的大口径红外太空望远镜才有潜力看到更古老宇宙发生的事情。

因此，我们说天文望远镜不仅仅是望远镜，更像是一架时空机器，能让我们看到远古宇宙的奇妙景象。