来自日内瓦、巴黎和巴塞罗那大学的研究人员发现了强有力的证据，证明在大型星团中看到的奇特现象可以用超大质量恒星来解释。球状星团是宇宙中质量最大、最古老的恒星群，容纳了多达一百万颗单独的恒星。这些同时诞生的恒星拥有独特的化学构成，表现出其他任何恒星群所没有的异常现象。
科学家们发现了强有力的证据，证明当球状星团在130亿年前形成时，球状星团内存在着超大质量的恒星。这里是距离地球22000光年的球状星团M13的图像，它由100万颗恒星组成，被挤压在150光年宽的空间里。资料来源：HST STScI NASA ESA
了解这一独特的特征代表了天文学领域的一个重大难题。此前，来自日内瓦大学和巴塞罗那大学以及巴黎天体物理研究所（隶属于法国国家科学研究中心和索邦大学）的研究人员猜想，他们已经在球状原星团中探测到了这些恒星的最初化学证据。这些原星团是在大爆炸后大约4.4亿年才出现的。
这些结果是通过詹姆斯-韦伯太空望远镜的观测获得的，发表在《天文学和天体物理学》杂志上。
球状星团是分布在一个球体中的非常密集的恒星群，其半径从十几到一百光年不等。它们可以包含多达100万颗恒星，在所有类型的星系中都能找到。我们的星系就有大约180个这样的星系。它们最大的谜团之一是其恒星的组成：为什么会有如此多的变化？例如，氧气、氮气、钠和铝的比例在每颗恒星之间都有所不同。然而，它们都是在同一时间，在同一片气体云中诞生的。天体物理学家说的是"丰度异常"。
寿命很短的怪物
来自日内瓦大学（UNIGE）和巴塞罗那大学以及巴黎天体物理研究所（CNRS和索邦大学）的一个团队在解释这一现象方面取得了新进展。在2018年，它已经开发了一个理论模型，根据这个模型，超大质量的恒星在这些星团的形成过程中会"污染"原来的气体云，以异质的方式使其恒星富含化学元素。
"今天，由于詹姆斯-韦伯太空望远镜收集的数据，我们相信我们已经发现了这些非凡恒星存在的第一个线索，"UNIGE理学院天文学系的全职教授Corinne Charbonnel解释说，他也是该研究的第一作者。
这些天体怪物的质量是太阳的5000到10000倍，其中心温度是太阳的5倍（7500万℃）。但是要证明它们的存在是很复杂的。
''球状星团的年龄在100到130亿年之间，而超级恒星的最大寿命是200万年。因此，它们很早就从目前可以观测到的星团中消失了。"巴塞罗那大学ICREA教授、该研究的共同作者Mark Gieles解释说："只剩下间接的痕迹。"
通过光线揭示出来
由于詹姆斯-韦伯望远镜的非常强大的红外视力，共同作者能够支持他们的假设。该卫星捕捉到了我们宇宙中迄今为止已知的最遥远和最年轻的星系之一所发出的光。GN-z11位于大约133亿光年处，只有几千万年的历史。在天文学中，对宇宙物体的光谱分析是确定其特征的一个关键因素。在这里，这个星系所发出的光提供了两个有价值的信息。
"已经确定它含有非常高比例的氮和非常高密度的恒星，"UNIGE理学院天文学系副教授Daniel Schaerer说，他是这项研究的共同作者。"这表明在这个星系中正在形成几个球状星团，而且它们仍然藏有一颗活跃的超大质量恒星。氮气的强烈存在只能用氢气在极高温度下的燃烧来解释，只有超大质量恒星的核心才能达到这种温度，正如我们团队的硕士生Laura Ramirez-Galeano的模型所示，"Corinne Charbonnel解释说。
这些新结果加强了国际团队的模型。这个模型是目前唯一能够解释球状星团中丰度异常的模型。科学家们的下一步将是利用詹姆斯-韦伯的数据，在遥远的星系中形成的其他球状星团上测试这个模型的有效性。