恒星考古，视金银如粪土

戴铭珏

天文学家眼里的金属

考古学旨在根据古代人类各种活动遗留下来的物质资料，研究人类古代社会的历史。在漫长的挖掘过程中，考古学家有可能挖到珠宝玉石。珠宝玉石是地球构造的产物，是在地球漫长的历史演化中产生的。考古学家还有可能挖到金银，金银属于贵金属，但它并不是地球这颗行星的产物，而是恒星一代又一代演化的结果。

因此，天文学家也热衷于考古，但他们考古并不是为了研究人类活动史，而是探索天上的恒星。

天文学家不仅发现了由金刚石构成的恒星，还发现了一些小行星上有着很多稀有的贵金属，在遥远的恒星中也有很多的黄金。但是他们对这些天体丝毫不感兴趣，他们要找的是最早的，还保持着婴儿状态的恒星，这些恒星还没有演化出金属。正因为没有金属，天文学家才格外喜欢它们。

天文学家所说的金属除了金银之外，包含了几乎我们能见到的所有化学元素，比如碳、氮、氧和硅等等。这些物质几乎构成我们日常生活所见的所有的材料，其中，碳、氧和氮是构成生命的元素。按照天文学对金属的分类，就连我们的肉身也是由金属元素构成的。

宇宙中不属于金属的元素只有两种，它们是我们看不到的，漂浮在空中的气体中的氢元素与氦元素。这两种元素的质量最轻，但却占据了宇宙中物质总量的98%。

金属是恒星的熔炉冶炼出来的

宇宙是在一场大爆炸中产生的，在宇宙大爆炸开始时，宇宙中主要的物质是氢和氦元素，还有少量的锂元素。这些元素没有具体的形态，它们与弥漫的气体混合在一起。此后，稀薄的气体逐渐聚拢，成为一团，也就形成了最早的恒星。恒星燃烧这些气体，发出光和热，这时候的恒星相当于一个大熔炉，大熔炉冶炼的结果是把氢和氦这两种元素冶炼成为较重的金属元素，所以金属元素是由恒星内部高温燃烧演化而来的。

但是恒星不能永远地发出光和热，终有一天，它的燃料会用尽，接着它就会发生爆炸。爆炸的气浪把这些金属元素抛洒出去，抛洒出来的金属元素弥漫在宇宙中，与另外一些饱含氢与氦的气体混合，融合成一团，演化出宇宙的第二代恒星，所以第二代恒星中包含着较多的金属元素。我们现在能看到的恒星基本上都是第二代恒星，第二代恒星几乎都包含这些所谓的金属元素，但是含量有多有少。金属含量比较少的恒星被称为“贫金属恒星”，也就是天文学家一直在寻找的恒星。

第二代恒星最终也会燃烧完物质，发生爆炸。它燃烧完的物质也会弥漫在宇宙中，与另外的尘埃气体参与第三代恒星的形成。恒星一代又一代地演化，越来越多的金属由此产生。

研究恒星不老之谜

当考古學家疯狂地寻找地下金属时，天文学家却在执著地寻找天上不含金属的恒星，说得更准确一些，他们是在寻找包含氢元素和氦元素较多的恒星，也就是上文所提到的“贫金属恒星”。

20世纪80年代，寻找贫金属恒星的工作开始了。人们通过观测恒星的光谱就可以判断出它所包含的化学元素，从而判断出它是不是贫金属恒星。

为什么天文学家要如此执着地寻求贫金属恒星？因为研究贫金属恒星可以帮助人们获取星系演化的信息。天文学家如今已经在在银河系的边缘发现了不少贫金属恒星，但进一步研究表明，这不是银河系的恒星，而是其他星系在靠近银河系的时候被银河系俘获，从而进入了银河系的恒星。于是，我们就知道了银河系是在不断地吞噬周边的恒星而长大的。

对贫金属恒星的研究还能帮助我们了解化学元素演化的规律，从而进一步掌握恒星演化的规律。这些恒星在宇宙刚刚诞生时就形成了，别的恒星都演化形成了其他元素，它们却不慌不忙地悠闲活着，一直处于青少年期。是什么原因导致了这种情况的发生？天文学家对此很有兴趣。

就像是我们人类一样，容颜不衰的人很少，贫金属恒星也很少。虽然我们已在银河系的边缘找到了一些，但在宇宙的其他地区，贫金属恒星仍然很罕见，而且难以把它们从众多的恒星之中区分出来。从大量的恒星中寻找到贫金属恒星，是一个技术活，郭守敬巡天望远镜适合干这个活。

郭守敬巡天望远镜最大的特点是可以同时观测4000颗恒星，通过观测恒星的光谱，它找到了大量贫金属恒星。目前，它已经建立起贫金属恒星的身份信息。考古天文学家对这个贫金属恒星信息库格外重视，他们要好好研究一下是什么原因导致这些恒星青春不老。