科学家们近日在宇宙探索中取得重大突破，通过扮演“宇宙考古学家”的角色，成功发现了一颗极为罕见的贫铁第二代恒星。这颗恒星犹如宇宙化学演化的活化石，为研究第一代恒星如何通过死亡为后代恒星提供化学元素提供了确凿证据，其意义堪比地球上通过文物发掘了解人类文明。
这颗被命名为PicII‑503的恒星，属于第二星族（星族Ⅱ），发现于距离地球约15万光年的绘座Ⅱ矮星系。研究团队借助安装在维克托·M·布兰科4米望远镜上的暗能量相机（DECam）完成了这一发现。PicII‑503的铁含量仅为太阳的1/40000，是银河系外已知铁丰度最低的恒星之一，也是人类迄今发现的最原始恒星之一。太阳则属于第三代恒星，即星族Ⅰ。
PicII‑503的独特之处不仅在于其极低的铁含量。研究还发现，这颗恒星的碳含量极高，碳铁比超过太阳同比例的1500倍。这种碳元素超丰的特征，与在银河系弥散外晕中发现的贫铁恒星所具有的独特碳信号高度吻合，为理解宇宙早期化学演化提供了新的线索。
宇宙中的第一代恒星，即星族Ⅲ，诞生于只有氢、氦和极少量重元素的宇宙环境。这些恒星主要由氢构成，仅含少量氦和极微量金属。它们在核心锻造出宇宙中最早的碳和铁，并在生命末期以超新星爆发的形式将这些物质抛洒到星际介质中。富含这些金属的星际气体尘埃云最终冷却、坍缩，孕育出第二代恒星，即星族Ⅱ。
得益于前代恒星贡献的重元素，第二代恒星的金属含量更高，成为记录宇宙化学增丰关键阶段的“时间胶囊”。斯坦福大学团队负责人阿尼鲁德·奇蒂表示，PicII‑503拥有超暗矮星系中已知最低的铁丰度，为窥探原始系统中最初的元素形成过程提供了前所未有的窗口。
PicII‑503是首颗在暗弱矮星系中确认的星族Ⅱ恒星。在DECam的MAGIC巡天（利用CaHK波段测绘古老星系）数据中，它被标记为一颗极端贫金属星。这项为期54晚的观测项目，初衷就是寻找银河系及其伴生矮星系中最古老、化学组成最原始的恒星。奇蒂强调，如果没有MAGIC的数据，根本不可能在绘座Ⅱ超暗矮星系周边成百上千颗恒星中单独识别出这颗恒星。
奇蒂及其团队将MAGIC数据与智利北部阿塔卡马沙漠的甚大望远镜（VLT）以及麦哲伦·巴德望远镜的观测结果相结合，确认了PicII‑503的铁和钙丰度极低，是银河系外观测到的最低值。这一发现揭示出，PicII‑503是首份在矮星系中发现的化学增丰记录。
对于PicII‑503惊人的低铁碳比，科学家提出了一种合理解释：星族Ⅲ恒星发生超新星爆发时能量相对较低，导致碳这类较轻元素被抛入星际介质，而铁这类重元素则回落进超新星残骸中。PicII‑503所在的矮星系是已知最小的矮星系之一，引力较弱，这一事实支持了“星族Ⅲ恒星以低能超新星形式死亡”的观点。
奇蒂表示，最令人激动的是，通过观测PicII‑503，科学家们直接看到了原始星系中最初元素合成的结果。这一基础性观测与在银河系晕中金属丰度最低的恒星上看到的特征清晰对应，将它们的起源与第一代恒星增丰的天体本质联系在了一起。该团队的研究成果已于近期发表在《自然·天文学》期刊上。
