Pictor II超微弱矮星系。图片来源：CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA
美国科学家在超微暗矮星系 Pictor II 发现最原始星体——PicII‑503，揭示宇宙第一代星的化学足迹
发现突破：星体 PicII‑503 的极端铁元素缺失与碳元素富集
在星系 Pictor II 的外缘，一颗被命名为 PicII‑503 的古老星体被发现，其铁元素含量不到太阳的 1/40,000。 这一极端缺失标志使其成为在原始星系中保存宇宙首批星体化学丰度的最清晰例子。 另外，PicII‑503 的碳元素却呈现极端过剩，提供了把银河系晕中观测到的碳增强金属贫乏星（CEMP‑星）与古老矮星系起源联系起来的“缺失环节”。
研究背景宇宙最早的星体仅由氢与氦构成，经过自身核聚变产生第一批重元素（碳、铁等）并在超新星爆炸中散布到星际介质。 这些重元素随后被后续星代吸收，形成今天我们观测到的星系。
PicII‑503 作为一颗“时间胶囊”星体，保留了第一代星体在爆炸中释放的极低金属丰度。 通过分析其化学成分，天文学家能够重建宇宙初期元素生成的机制。
“魔法”观测计划：MAGIC 观测调查PicII‑503 的发现源自 MAGIC（Mapping the Ancient Galaxy in CaHK） 观测调查——一项为期 54 晚的专门程序，旨在识别银河系及其矮星系伴星中最古老、最原始的星体。 该调查采用对钙吸收线（CaHK）极度敏感的窄带滤光片，利用图像数据即可估算数千颗星体的金属丰度。
在 Pictor II 附近的数百颗星体中，MAGIC 数据精准挑选出 PicII‑503 这一极端金属贫乏候选星，促成了后续的高精度跟踪观测。 研究负责人 Anirudh Chiti 博士指出：“没有 MAGIC 的数据，我们无法在 Pictor II 周围的数百颗星体中将 PicII‑503 单独识别出来。”
多望远镜联合观测：精准测定金属丰度通过结合 MAGIC、Magellan/Baade 望远镜以及欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜（VLT）的观测，研究团队发现 PicII‑503 在铁与钙的含量上，均为迄今为止在银河系外测得的最低值。 这使其成为首个在遗留矮星系中清晰保存第一代星体化学输出的天体。
碳元素过剩：揭示低能量超新星的痕迹PicII‑503 的碳与铁的比值高达 1500 倍以上，正好与银河晕中已观测到的碳增强金属贫乏星（CEMP‑星）相吻合。 这一发现为 CEMP‑星的起源提供了重要线索：它们可能是第二代星体，保存了第一代星体低能量超新星产生的化学成分。
在低能量超新星中，靠近恒星内部形成的重元素（如铁）会被重力“回落”回残余的紧密天体，而靠近外层的轻元素（如碳）则被抛射至星际介质，随后被下一代星体吸收。 由于 PicII‑503 位于极小的矮星系 Pictor II，若超新星爆炸能量过大，重元素将逃离星系引力场；而其存在的事实支持了低能量超新星的模型。
研究团队的感悟Anirudh Chiti 博士
（斯坦福大学 Brinson 奖学者）表示：“我们观察到的这颗星体是最初元素生成的直接产物，这是一次根本性的观测，也是对银河晕中最金属贫乏星体化学特征的清晰对应。”
Chris Davis
（NOIRLab 项目主任）补充道：“PicII‑503 是一次宇宙考古学的典范，它让我们得以亲眼目睹宇宙第一章化学演化的直接窗口。我们期待在今年晚些时候启动的 Rubin 天文台遗产时空调查（LSST）中，能够发现更多类似的古老星体。”
未来展望PicII‑503 为我们提供了关于宇宙最早化学演化的珍贵、直接观察窗口，也将银河晕中古老 CEMP‑星的神秘起源与原始矮星系的演化过程紧密联系。 随着 Rubin 天文台及 LSST 等大型深空调查的展开，科学家有望在更广阔的视野内发现更多此类古老星体，为揭示星系形成与演化的根源提供更为坚实的证据。
勇编撰自论文"Enrichment by the first stars in a relic dwarf galaxy".Nature Astronomy.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
