耶路撒冷，2025年10月19日（TPS-IL）——一项由以色列主导的具有突破性的国际研究显示，早期宇宙中质量最大的恒星是以双星系统诞生的，这为宇宙的起源及塑造它的过程提供了新的线索。这项由特拉维夫大学宣布的研究表明，正如今天银河系中的同类恒星一样，大质量恒星经常成对形成，这从根本上影响了星系的演化、黑洞的形成以及生命不可或缺的元素的分布。
该研究由特拉维夫大学物理与天文学院的托梅尔·谢纳尔（Tomer Shenar）博士、比利时鲁汶大学的于格·萨纳（Hugues Sana）博士以及荷兰阿姆斯特丹大学的朱莉娅·博登施泰纳（Julia Bodensteiner）博士共同领导，发表在同行评议期刊《自然·天文学》（Nature Astronomy）上。
“大质量恒星（质量至少为太阳的十倍）负责各种宇宙现象，”谢纳尔解释说。“单颗大质量恒星释放的能量可以超过一百万颗类太阳恒星。它们塑造了宿主星系的结构和属性，产生了宇宙中大部分的重元素，并在强烈的超新星爆炸中结束生命，留下中子星和黑洞。”
在银河系中，天文学家长期以来一直都知道，大多数大质量恒星都诞生于“双星系统”中，这些成对的恒星距离如此之近，以至于它们经常交换物质，有时甚至会合并。这些相互作用极大地改变了恒星的演化和最终命运。直到现在，人们仍不清楚这种双星模式是否也适用于早期宇宙中形成的第一批大质量恒星。
直接观测这些古老的恒星是很困难的，因为最早的星系距离我们数十亿光年。为了克服这一挑战，谢纳尔博士及其团队设计了一项观测调查，目标锁定在邻近星系中具有与早期宇宙相似条件的大质量恒星。“作为低金属度双星（BLOeM）调查的一部分，我们在智利的甚大望远镜（VLT）开展了为期两年的观测活动，期间我们获得了小麦哲伦星云中约1,000颗大质量恒星的光谱——这是一个金属含量较低的邻近星系，类似于年轻宇宙的成分，”谢纳尔博士说。
通过分析这些恒星的光谱，研究人员检测到了揭示恒星伴星存在的周期性运动。
“通过对150颗最大质量恒星的详细分析，我们发现至少70%属于紧密双星系统，”谢纳尔指出。“这构成了第一个直接且令人信服的证据，表明即使在早期宇宙的条件下，大质量恒星也普遍以双星形式存在，其频率甚至可能比今天更高。”
这些影响是深远的。双星相互作用影响着恒星如何以超新星形式爆炸、黑洞和中子星如何形成，以及星系如何富集对行星和生命至关重要的重元素。“这一发现从根本上改变了我们对第一批大质量恒星如何演化以及它们如何塑造我们今天所见宇宙的看法，”谢纳尔说。“它表明，甚至在最早的时期，恒星也不是孤立的——它们相互作用、合并，并在宇宙中留下了持久的印记。”
通过揭示早期宇宙中大质量双星的普遍性，该研究有助于科学家更好地理解最终引领我们今天所观察到的星系、恒星、行星和生命的过程。
