天文学家用韦伯太空望远镜，红位移值z=5.55、大爆炸约10亿年后的早期星系GS 3073，识别出宇宙初代恒星的元素丰度光谱特征，并推算恒星质量介于太阳一千至一万倍。结果为2022年提出的初代恒星理论提供关键证据，显示早期宇宙浓密混乱的冷气体乱流，可自然产生超大质量恒星，并进一步解释为什么大爆炸后仅约10亿年就产生类星体。
团队指出，早期星系GS 3073发现的关键线索在氮／氧元素的丰度比达0.46，远高于任何已知恒星或天体爆发事件产生的数值。元素丰度犹如宇宙指纹，星系所含氮元素比例非常高，仅能由产生太阳质量数千倍的初代超大质量恒星解释，显示宇宙形成初期，第一代恒星群体确实有此类“巨兽”级恒星，并在早期星系演化扮演关键角色，也可能是演化成超大质量黑洞的种子。
计算机模型模拟演算结果显示，这些恒星燃烧氦的核心产生碳，然后碳渗入外层燃烧的氢shell层，核融合反应的碳─氮─氧循环转化为氮，然后渗入对流层将氮输送至整颗恒星，数百万年的氦燃烧阶段，累积高含量氮元素，直到恒星演化末期，最终让富含氮元素的物质回流至星际物质，也让天文学家借观测发现这类恒星。如此庞大恒星，最终死亡过程并不会发生超新星爆发，而是直接坍缩为数千个太阳质量的黑洞。
值得注意的是，早期星系GS 3073核心有个不断吸积物质的黑洞，可能就是庞大初代恒星的遗迹。若此成果获确认，可同时解释早期星系高含量氮元素的来源，以及黑洞形成这两大谜题。结果也指出，只有一千至一万个太阳质量之间的初代恒星，才能产生上述化学特征。
（首图来源：Pixabay）
