宇宙中的复活节彩蛋：从宇宙观测数据中寻宝

哈勃空间望远镜发现宇宙中的复活节彩蛋——500个蓝星和红星

ULLYSES项目(UV Legacy Library of Young star，作为基本标准的年轻恒星紫外线遗产库)是哈勃望远镜发起的最大项目。现在项目观测工作已经结束，科学家得以在数据中深挖宝藏。

一张哈勃望远镜拍摄的关于恒星形成区域剑鱼座30，即蜘蛛星云的图片，蜘蛛星云在大麦哲伦星云内，包含大量新生的明亮蓝色恒星。

（图源：宇航局，欧空局，太空望远镜科学研究所，意大利波隆纳太空天体物理暨宇宙物理研究所的Francesco Paresce，Robert O'Connell (紫外线波段)，新型第三代宽视场相机科学监督委员会，南方天文台）

在2023年12月，哈勃空间望远镜完成了自1990年发射以来的最大项目。在这次项目中，哈勃望远镜在三年内观测了500颗恒星——现在科学家准备好深挖宇宙数据中的复活节彩蛋。

这项哈勃望远镜调查的全称是作为基本标准的年轻恒星紫外线遗产库，或者简称为ULLYSES。ULLYSES的组织者认为，哈勃望远镜是能胜任这一开创性事业的唯一在轨运行的望远镜。

但是三年的紫外线观测数据“招待”会持续到复活节假期之后，甚至在接下来的数十年为科学家提供关于恒星形成，演化以及如何对周围环境施加影响的新信息。

Julia Roman-Duval，马里兰州巴尔的摩太空望远镜研究所ULLYSES团队的主管，在一次发言中说：“我相信ULLYSES项目会是颠覆性的，影响整个天文物理学，从系外行星到星系演化中大质量恒星的影响，到理解整个宇宙演化中的最早阶段。除了用于这个项目的具体目标，这些恒星的数据也可以以目前我们无法想象的方式用于天体物理学的其他领域。”

ULLYSES团队首先使用哈勃望远镜观测了220个恒星，然后从观测档案里深入研究了其他275颗恒星的观测记录。研究者在研究中也纳入了由其他空间望远镜和地面观测获得的这些恒星的观测数据。

完整的ULLYSES数据集由包含每个恒星温度，化学成分和自选速度等信息的恒星光谱数据组成。

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哈勃望远镜和ULLYSES项目观测到红色恒星和蓝色恒星

ULLYSES项目团队主要的观测目标是非常热，质量很大的蓝色恒星，这些恒星后期会比我们的太阳还要明亮100万倍。这些炽热的恒星在紫外线波段剧烈闪耀，哈勃望远镜很容易分辨他们。

蓝巨星演化很快，持续时间很短，很快就把恒星内部核聚变的燃料燃尽，开始创造“金属”，“金属”这个词是天文学家用来形容比氢和氦更重的化学元素。氢和氦是恒星生命周期早期阶段的组成元素。

蓝巨星的恒星光谱能详细说明从恒星当中吹出来的恒星风的速度。在大质量恒星超新星爆发后，是恒星风将恒星产生的元素吹散，元素散播在整个宇宙——因此，理解星风是理解重元素星系分布的关键一步，这些重元素又是新一代恒星和行星形成的基础。这些重元素最终也会成为宇宙生命的基础。

最小的红矮星，太阳，红巨星，蓝白巨星的示例图。（图源：宇航局，欧空局，A. Field（太空望远镜研究所））

由于这一散播过程，每个子代的恒星凝聚的金属浓度都比上一代更高。人们认为，当宇宙中的原子主要是氢和少数氦时，形成的第一代恒星是非金属的，而之后几代恒星包括太阳，是富金属的。

ULLYSES和哈勃望远镜观测对象是银河系附近星系里的蓝巨星，这些星系似乎是缺乏金属的星系。因此，这些恒星是早期恒星的代表，能帮助科学家研究宇宙摇篮时期存在的恒星，这样的恒星我们目前还不足以很容易地深入观测到。

“ULLYSES观测数据是理解这些第一代恒星和宇宙中星风以及他们如何影响所在星系早期阶段的演化过程的垫脚石。” Roman-Duval说道。

在颜色光谱（及规模光谱）的另一端，ULLYSES项目也观测那些温度更低，质量更小，比太阳更红的年轻的恒星。这些恒星也离银河系很近，也位于银河系中活跃的恒星形成区域。

在这些恒星的形成时期，随着围绕在他们周围的气体和尘埃盘聚集质量，红巨星通过爆发高能紫外线和x射线制造系统内部的湍流。这会影响到这些恒星周围行星的形成，也会影响到这些恒星周围形成的行星是否宜居。

一张恒星的插图：比太阳温度低，更发红。（图源：宇航局，欧空局，太空望远镜科学研究所，意大利波隆纳太空天体物理暨宇宙物理研究所的Francesco Paresce，Robert O'Connell (紫外线波段)，新型第三代宽视场相机科学监督委员会，南方天文台）

哈勃空间望远镜为ULLYSES项目收集的数据，通过展现年轻的恒星如何从周围环境聚合物质，累积质量，从而触发从氢到氦的核聚变，能帮科学家更好理解这个过程。核聚变的开始使年轻恒星步入成熟期。

这一过程也能说明恒星对他们周围气体尘埃盘的影响，这些气体尘埃盘最终持续形成行星，因此，这一研究可能会帮助科学家更好理解哪一种系统更适合生命研究。

“ULLYSES项目一开始的设想是最大化利用哈勃望远镜光谱灵敏性的观测项目。但是，多亏其他机构以及合作者领导的地面观测，空间观测实验室的辅助观测数据，这个项目得到了巨大的提升，” Roman-Duval 说，“广阔覆盖度让天文学家得以从前所未有的详细程度来研究恒星的生命周期，描述这些恒星的完整特性，以及恒星对周围环境的影响。”

在ULLYSES数据提供了恒星周期以及周围环境新信息之前，这项调查也展示了在30多年的宇宙观测后，哈勃望远镜仍然能带来创造性的科学发现。

BY:Robert Lea

FY:小白

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