摘要：长期以来，天文界普遍认为，宇宙中最早的恒星几乎都是质量非常大的那种。它们由纯粹的氢和氦气直接塌缩而成，质量可能是太阳的几百到几千倍，亮度也比太阳亮几百万倍。因此，它们的寿命很短，几百万年后就会以超新星爆发的形式结束生命。

宇宙大爆炸后不到一亿年，最早出现的恒星，它们是清一色的超级巨星，还是大小不一的“大家族”？最近的研究，给出了可能完全不同的答案。

太空中的礁湖星云图像。

长期以来，天文界普遍认为，宇宙中最早的恒星几乎都是质量非常大的那种。它们由纯粹的氢和氦气直接塌缩而成，质量可能是太阳的几百到几千倍，亮度也比太阳亮几百万倍。因此，它们的寿命很短，几百万年后就会以超新星爆发的形式结束生命。

之所以会有这种“统一巨人”的印象，是因为以前对原始气体冷却能力的估计是，原始宇宙缺少重元素，只有非常巨大的气体云才能克服热压力而坍缩，所以更容易形成超大质量的恒星。

钱德拉 X 射线天文台拍摄的一颗大质量恒星超新星爆炸的残余物。

但最近的一些研究提出了不同的看法。实验室和数值模拟分别从化学和动力学两个方面表明，在宇宙刚刚“冷却”的时候，复杂的化学反应和气体内部的湍流，都有可能把“一大块云”分割成许多更小的团块，从而形成质量远小于之前模型预测的恒星。

在化学方面，氦化氢离子（HeH⁺）是最早出现的分子之一，它起着关键作用。新的实验在实验室里重现了早期宇宙的化学反应链，发现HeH⁺与氢之间的反应比之前估计的更容易发生，因此更早、更多地生成了分子氢H₂。分子氢在低温下是很好的“散热器”，可以帮助气体云快速降温，降低内部压力，使较小质量的云团也能坍缩成恒星。实验和模型的结果都表明，早期的化学反应比过去想象的要活跃。

在动力学方面，越来越精细的三维模拟显示，原始气体云并不是平静地均匀收缩的。气体流动、湍流和不规则的速度场会在坍缩过程中造成碎裂，形成多个低质量的凝聚团块。这类模拟得出的结论是：第一代恒星中很可能包含质量从和太阳差不多到几十倍太阳质量不等的恒星，而不是全部都是几百倍以上的巨星。

一颗名为 HH-30 的正在形成的恒星喷出一股红色气体，周围环绕着原行星盘。

如果这些低质量的“原始恒星”真的存在，意义会很大。低质量的恒星燃烧慢、寿命长，可能到现在还存在于宇宙中，成为天文学家寻找早期宇宙化学“印迹”的直接线索。反之，如果全部是超大质量恒星的话，它们的痕迹主要通过爆炸后留下的元素分布来间接推断。因此，最新的研究改变了我们寻找早期恒星和早期行星起源线索的策略。

在观测上，这会是个挑战。低质量的原始恒星本身就很暗，很难直接被探测到。最近已经有很多观测报告提出了可能的候选对象，但都需要更深入、更精细的光谱分析来确认。也就是说，理论和模拟已经给出了新的方向，接下来的任务就要靠更灵敏的观测和更严谨的数据分析了。

科学的进步，往往不是简单地“推翻旧说”，而是把画面变得更精细。承认早期恒星的质量更加多样化，并不是完全否定过去的研究，而是在原有的框架上补充重要的细节，让我们对宇宙黎明的理解更完整，也为将来直接找到这些古老的幸存者留下了实际可行的线索。

来源：星秘空间