在银河系中央附近最新发现的“宇宙第一星”HE0107—5240。
一直以来，银河系是如何形成的，第一种重元素是怎样、又是在哪里形成的，这些都引起了人们极大的兴趣。众所周知，星星是由比氦重的元素合成的。但有没有一些星星是在宇宙大爆炸后出现，不含重元素呢？最近，天文学家在银河系中央附近发现了一颗古老的星星，这一新发现为我们研究宇宙大爆炸后宇宙的组成元素提供了重要线索。
神秘奇特的宇宙“遗老”
11月1日出版的《自然》杂志报道说，一组来自瑞典、德国、澳大利亚、美国和巴西的科学家，最近发现了一颗遥远又模糊的古老星星，估计这颗星星可以追溯至宇宙的起源。这颗巨大的星星被称为HE0107－5240，它在双鱼座星云上，距离地球约3.6万光年。但由于它的光线非常弱，所以肉眼无法看到。它的最奇特之处在于，它几乎不含金属元素，这在银河系里是极其稀有的。虽然稀有，但科学家认为，宇宙间也许还存在着很多它的同类。
据报道，HE0107－5240仅比宇宙年轻10亿年，这颗宇宙的“遗物”已经存在超过120亿年了。HE0107－5240的金属含量极低，比1997年发现的金属含量最低的星星还要少20倍。这些古老的星星为研究星际形态的历史以及宇宙早期化学元素的合成提供了非常重要的线索。
关于宇宙形成的大爆炸理论
关于宇宙的形成和演化，尽管有不少理论，但是大爆炸宇宙模型能说明最多的观测事实，一般称为标准宇宙模型。
大爆炸宇宙模型是俄裔美国科学家伽莫夫在1948年提出来的。其基本观点是：迄今观测到的宇宙，起始于最初的一次大爆炸事件。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿℃以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度和密度降低到一定程度，约降到10亿℃左右时，宇宙发生剧烈的核聚变反应，即大爆炸。大爆炸使物质四散飞出，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万℃后，早期形成化学元素的过程结束。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。后来相继出现在宇宙中的所有的星系，恒星、行星乃至生命等，总体上都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。所以，这被称为标准宇宙模型。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：
（1）大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
（2）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。
（3）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30％。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。
（4）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。
当时，一些科学家反对这一理论，并讥笑说：“如果宇宙起始于某次大爆炸，这种爆炸理应留下某种遗迹，那就请把它找出来吧！”与他们的愿望相反，大爆炸的遗迹在1964年果真被找到了：这就是宇宙微波背景辐射。
1964年，美国贝尔电话实验室的彭齐亚斯和威尔逊为了检验一台巨型天线的低噪声性能，而把天线对准了没有明显天体的天区进行测量。他们发现，无论把天线指向何方，总能收到一定的噪声。后来发现噪声信号来自外部空间。科学家对这种微波辐射进行了比较分析。所谓辐射，就是电磁波，也就是光子气体。进一步的精确测量显示，这种辐射的温度相当于绝对温度3K的黑体辐射。由于这种辐射充满整个天球，形成了整个宇宙背景的辐射，所以称为3K宇宙微波背景辐射。它说明了宇宙在生成之初的大爆炸中，从高温致密态下脱胎出来。大爆炸的效应使得宇宙在不断膨胀，其密度不断变小，温度也逐渐下降。
宇宙大爆炸模型，也与DNA双螺旋模型、地球板块模型、夸克模型一起，被认为是20世纪科学中最重要的4个模型。
新发现再证大爆炸理论
美国加州天文学家普列斯顿博士说：“HE0107－5240的发现总的来说，证实了宇宙大爆炸理论中的一个假设。”
其实早在25年前，科学家就一直假设不含金属元素或低金属含量的星星是存在的，但在这以前从来没有人能证实这一理论的存在，科学家只能单方面进行猜测。
科学家们相信在宇宙大爆炸后，宇宙是由最轻的元素氢、氦和锂组成的，后来由于发生了激烈的核聚合，经过化学反应，轻元素被合成了重金属元素，像碳、磷和铅。于是，其他元素在星星内部逐渐自然形成。
所以从理论上来说，宇宙间应该曾经有大量不含金属元素或低金属含量的星星存在，而且至今仍存在于宇宙间，但在HE0107－5240被发现以前，从来没有人能证实这一理论。科学家说：“这一发现意味着不含金属元素的星星确实存在。”科学家认为，此前一直未能发现HE0107－5240的存在，可能是由于观察不当所致。
“元老”星体是怎样形成的
澳大利亚天文学家迈克尔·贝斯尔说：“HE0107－5240应该是由第一代星星的碎片形成的，所以它含有极少量的重元素。”宇宙第一代的星星由气体和爆炸产生的尘埃聚合而成，其特点是大块、能快速燃烧且存活时间短。当它们爆炸时，宇宙首次出现了重元素，天文学家称之为金属。爆炸残片导致了HE0107－5240的形成。
贝斯尔还透露，由9名成员组成的观察小组是在对精心挑选出来的8000颗星星的考察中发现HE0107－5240的。目前，观察小组只观察了1／4的星星。
通过对像HE0107－5240这样比较原始的星体周围气体的观测发现，在银河系和许多河外星系中，轻元素氦的同位素氘相对于氢的数量基本上是均匀分布的。这和许多重元素的非均匀分布形成了鲜明的对照，用宇宙大爆炸理论解释就是：因为大爆炸后最初几分钟内预期出现的高温高密状态极易导致轻元素的合成；而重元素则是在众多的恒星内核深处合成，直到发生超新星爆发时才大量散布开来的，它们相对于氢的数量不会是均匀分布的。
发现HE0107－5240的天文学家说：“这些古老的星星为研究星际形态的历史以及宇宙早期化学元素的合成提供了非常重要的线索。”科学家们表示：“如果真能找到完全不含金属的星星，我们的研究将能直接进入宇宙大爆炸时原始大气的研究。”（赵文立整理）（生活时报） |
