一幅插圖顯示了一個黑洞在潮汐破壞事件中撕裂了一顆大質量恒星。（圖片來源：uux.cn拉爾夫·克勞福德（STScI））
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（Robert Lea）：美國國家航空航天局即將推出的Nancy Grace Roman望遠鏡可以利用被黑洞撕裂的恒星的可怕死亡來尋找宇宙中第一批恒星。
這些早期恒星被稱為（有點令人困惑）第三人口（Pop III）恒星，與今天宇宙中看到的太陽和其他恒星非常不同。這是因為宇宙中還沒有充滿“金屬”，天文學家用這個詞來描述比氫和氦重的元素。
Pop III恒星在宇宙大爆炸後僅數億年就出現了，並且“金屬含量很低”，主要由氫和氦組成。它們也被認為比太陽大得多，也比太陽熱得多。這意味著Pop III比較小的恒星更快地燃燒燃料進行核聚變，而這些短暫的壽命使它們成為天文學家難以捉摸的目標。
因為這些最早的恒星負責鍛造金屬，這些金屬將成為下一代金屬含量較低的恒星的基石，研究它們是理解宇宙進化的關鍵。新的研究表明，將於2027年發射的Nancy Grace Roman望遠鏡（簡稱Roman）可能有一種獨特的方式來實現這一目標。
Roman不會尋找完整的Pop III恒星，而是在它們偏離黑洞太近並在天文學家稱之為潮汐破壞事件（TDE）的事件中被摧毀後，尋找它們的殘骸。
研究小組成員、耶魯大學科學家Priyamvada Natarajan在一份聲明中表示：“由於我們知道黑洞很可能存在於這些早期時期，在它們吞噬這些第一顆恒星時捕捉到它們可能會為我們提供間接探測Pop III恒星的最佳機會。”。
羅曼將目睹第一顆恒星的毀滅
當一顆恒星靠近黑洞時，它所遇到的巨大引力影響會在黑洞內產生巨大的潮汐力。這導致恒星在垂直拉伸的同時被水平擠壓。組成恒星的物質被轉化為恒星物質的“麵條”，這個過程被稱為“spaghettification”
然而，曾經構成這顆注定要滅亡的恒星的物質並不能立即落入黑洞。相反，它聚集在黑洞周圍一個扁平的雲中，稱為吸積盤。當這種物質盤旋並朝向黑洞時，它會升溫，發出一種在某些情況下可以在數十億光年外看到的輝光。
TDE本身是瞬態事件。這意味著，當恒星被摧毀時，X射線、無線電、紫外線和光學波長的光會出現短暫但強烈的耀斑。這就是TDE在本地宇宙中的出現方式，在那裏Pop III恒星已經不複存在。但這些暴力事件在130億光年左右的遙遠距離上看起來卻截然不同。
這是因為，當這些事件產生的光傳播時，空間的膨脹導致其波長變長，將其推入光譜的紅外部分——這種現象被稱為“紅移”
此外，TDE的瞬態性質隨著其光在宇宙中傳播而發生變化。這是因為紅移導致破壞Pop III的TDE在數百到數千天內變亮，然後在長達十年的時間內消退。
香港大學博士後研究小組組長Rudrani Kar Chowdhury說：“Pop III TDE的演化時間尺度非常長，這是一個可以將Pop III TDME與其他瞬變區分開來的特征，包括超新星和像太陽這樣的當代恒星的TDE。”。

一位藝術家描繪了一個黑洞在TDE後吞噬恒星物質的畫麵。（圖片來源：uux.cn美國航空航天局/噴氣推進實驗室加州理工學院）
團隊成員表示，通過提供比哈勃太空望遠鏡大200倍的宇宙全景視野，以及比這台離子望遠鏡快1000倍的巡天速度，Roman應該是發現這些早期TDE的理想儀器。
雖然美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）具有觀測這些遙遠和早期TDE所需的功率，但它的視場也比羅曼的小得多。這意味著它不像即將推出的太空望遠鏡那樣有效地搜尋TDE。在尋找被摧毀的Pop III恒星方麵，特別有希望的是Roman的高緯度廣域調查，該調查將能看到2000平方度的銀河係平麵外的天空。
香港大學天體物理學教授、團隊成員戴說：“羅曼可以深入到很遠的地方，但覆蓋了很大的天空。”。“這就是檢測這些TDE的有意義樣本所需要的。”
這並不意味著JWST不會在尋找涉及Pop III明星的TDE中發揮作用。當Roman發現這種情況時，JWST強大的紅外視野將能夠放大它，並使用其光譜儀器來確定金屬的存在。這將決定TDE是否真的涉及到對Pop III明星的毀滅。
Kar Chowdhury說：“由於這些恒星隻由氫和氦組成，我們在物體的光譜中看不到任何金屬線，而在規則恒星的TDE光譜中，我們可以看到各種金屬線。”。
因此，這個由Roman和JWST組成的標簽團隊可以解開宇宙最早恒星的秘密，以及它們如何影響下一代恒星和宿主星係的進化。
這項研究於5月8日在線發表在《天體物理雜誌快報》上。