宇宙中有一些奇异的天体，它们的存在和演化与我们的常识相悖，它们的秘密令科学家们着迷。这些天体就是黑洞和超新星。黑洞是一种时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体，超新星是一种恒星在生命末期发生剧烈爆炸的现象。黑洞和超新星之间有着密切的联系，有些超新星爆炸会形成黑洞，有些黑洞则是由超新星爆炸的残骸组成。

但是，科学家们最近发现了一颗来自宇宙早期的巨大恒星的证据，它与我们目前对黑洞和超新星的理解不符。这颗古老的奇异恒星，研究人员给它起了一个“巴本海默星”的名字，它的核心可能含有从未见过的元素混合物，然后它以一种看似不可能的方式死亡，同时在它的位置上诞生了一颗同样令人困惑的恒星，一项新的研究显示。有意思的是巴本海默这个名字，居然是来源于去年同一天上映的两部截然不同的电影“芭比”和“奥本海默”的结合。

巴本海默星的发现源于对J0931+0038这颗遥远的红巨星的仔细观察。红巨星是一种已经耗尽了核心氢燃料的恒星，它们的体积膨胀，表面温度降低，呈现红色。J0931是在1999年由斯隆数字巡天（SDSS）发现的，SDSS是夜空中最大和最详细的天文数据库之一，但是直到现在才被正确地分析。在1月4日上传到预印本服务器arXiv的一项新研究中，研究人员将位于新墨西哥的SDSS望远镜重新对准了J0931，并捕捉了这颗恒星光的详细光谱，这些光谱后来由智利的巨型麦哲伦望远镜的后续观测进行了验证。这些光谱显示，J0931似乎具有极其奇怪的金属度，或者说化学成分，它含有异常高的重元素浓度。（不过这些结果尚未经过同行评审。）

金属度是天文学中用来描述恒星中除了氢和氦以外的元素丰度的一个量，它反映了恒星的年龄和起源。一般来说，越年轻的恒星，金属度越高，因为它们是由之前一代恒星在超新星爆炸中合成并喷出的重元素形成的。而越古老的恒星，金属度越低，因为它们是在宇宙早期，当时还没有太多的重元素存在的时候形成的。利用新获得的数据，研究团队通过一种被称为恒星考古学的过程，拼凑出了J0931的形成过程。恒星考古学是一种通过古老的恒星探索早期宇宙的方法[^3^][3]，它可以通过恒星的化学元素含量、运动状态和年龄等信息，推断出恒星的起源和演化历史。这表明，这颗恒星是由一颗更大的恒星的超新星残骸诞生的，这颗恒星的质量在太阳的50到80倍之间，它可以追溯到130亿年前，也就是大爆炸后只有7亿年左右。

这颗更大的恒星，就是巴本海默星。它的名字来源于一种文化现象，指的是在同一天上映的两部截然不同的电影“芭比”和“奥本海默”。这两部电影分别代表了理想主义和现实主义，而巴本海默星则代表了宇宙中的奇异和矛盾。父星（巴本海默星）在爆炸之前的金属度可能和J0931一样奇怪，它与早期宇宙中其他已知的恒星完全不同。它的核心可能含有从未见过的元素混合物，比如锶和钯，这些元素通常是在更高温度和压力下才能合成的。然后它以一种看似不可能的方式死亡，同时在它的位置上诞生了一颗同样令人困惑的恒星，也就是J0931。

“我们有时会看到这些特征中的一个，但我们从未在同一颗恒星中看到过它们的全部，”研究的合作者，俄亥俄州立大学的天文学家詹妮弗·约翰逊在声明中说。

大多数恒星的金属度与J0931相反：它们含有更高的轻元素和更低的中等重量和重元素。这是因为恒星主要由氢和氦组成，它们在恒星的核心中融合，形成更重的元素。这些新元素，它们的丰度要低得多，最终融合成更重和更重的元素。

因此，很难解释为什么J0931有如此多的重元素，因为它似乎没有足够高的轻元素浓度来产生它们。“令人惊讶的是，没有现有的元素形成模型可以解释我们看到的，”研究的合作者，加州大学伯克利分校的天文学家桑贾娜·柯蒂斯说。它“几乎看起来自相矛盾，”她说。

J0931的异常金属度部分地继承自巴本海默星在爆炸时喷出的成分。这意味着父星可能也有类似的倒置金属度。这更加奇怪，因为在早期宇宙中，恒星不应该存在足够长的时间来产生如此高浓度的重元素，研究团队说。但更奇怪的是，巴本海默星本不应该发生超新星爆炸，研究人员写道。理论上，一颗具有巴本海默星预测质量的恒星应该塌缩成一个黑洞，而不是向外爆炸。目前，研究团队无法解释为什么这种塌缩没有发生。

科学家们了解巴本海默星及其奇异组成的唯一方法是寻找早期宇宙中其他类似的恒星怪胎，以揭开这个宇宙之谜的更多碎片。

“宇宙导演了这部电影，我们只是摄影师，”研究的合作者，德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家基思·霍金斯在声明中说。“我们还不知道故事会如何结束。”

那么，巴本海默星究竟是怎样的一颗恒星呢？它为什么会有如此奇特的元素组成和爆炸方式呢？它又是如何影响了J0931和其他后代恒星的形成和演化呢？这些问题目前还没有明确的答案，但是科学家们已经提出了一些可能的假设和解释。

一种假设是，巴本海默星可能是一种新的超新星类型，它的爆炸机制和产物与我们已知的超新星不同。超新星是一种恒星在生命末期发生剧烈爆炸的现象，它可以分为两大类：Ia型和核塌缩型。Ia型超新星是由白矮星吸收伴星的物质，达到临界质量后引发的热核爆炸，它们主要产生铁和镍等中等重量的元素。核塌缩型超新星是由质量较大的恒星在核心耗尽燃料后引发的引力塌缩和冲击波爆炸，它们主要产生锶、钯等重元素。巴本海默星的爆炸可能是一种介于这两种类型之间的超新星，它既产生了中等重量的元素，又产生了重元素，但是它的轻元素含量却很低。这种超新星的爆炸机制可能涉及到一些复杂的物理过程，比如快速中子俘获、核反应网络、磁场和旋转等。

另一种假设是，巴本海默星可能是一种罕见的恒星演化过程的结果，它的核心在爆炸之前已经燃烧了很多氢和氦，导致了它的倒置金属度。恒星的演化过程取决于它们的质量和化学成分，一般来说，质量越大的恒星，演化越快，寿命越短。恒星的核心会经历不同的核聚变阶段，从氢燃烧到氦燃烧，再到碳、氧、氖、镁、硅等元素的燃烧，最终形成铁。铁是一种不能释放能量的元素，当恒星的核心变成铁时，它就无法维持自身的平衡，会发生引力塌缩和超新星爆炸。巴本海默星的核心可能在爆炸之前已经燃烧了很多氢和氦，使得它的轻元素含量降低，而重元素含量升高。这可能是因为它的质量非常大，或者它的化学成分非常特殊，或者它受到了一些外部的干扰，比如伴星的影响。

无论哪种假设，巴本海默星的爆炸都对宇宙的早期历史和恒星的形成有重要的意义。它可能是宇宙中第一代恒星的一员，也就是由纯氢和氦组成的恒星，它们是在宇宙大爆炸后不久形成的，它们的质量非常大，寿命非常短，它们的爆炸为后来的恒星提供了重元素的种子。它也可能是宇宙中最早的重元素源头之一，它的爆炸为宇宙注入了丰富的化学元素，为星系和行星的形成创造了条件。它还可能是宇宙中最早的黑洞的祖先之一，它的爆炸可能留下了一个质量很大的黑洞，这个黑洞可能与其他黑洞合并，形成了更大的黑洞，甚至是超大质量黑洞，它们是星系中心的巨大黑洞，它们对宇宙的结构和演化有重大的影响。

巴本海默星的故事还没有结束，它的后代恒星J0931也有着不寻常的特征。J0931是一颗红巨星，它的质量大约是太阳的1.5倍，它的半径大约是太阳的30倍，它的表面温度大约是太阳的一半，它的表面温度大约是太阳的一半，它的亮度大约是太阳的100倍。J0931是由巴本海默星的超新星残骸中的气体和尘埃凝聚而成的，它继承了巴本海默星的奇异金属度，它的化学成分与其他红巨星不同。J0931的寿命大约是10亿年，它目前处于稳定的核燃烧阶段，它的核心正在燃烧氦，形成碳和氧。J0931的未来可能有两种可能性，一种是它会继续燃烧碳和氧，直到形成铁，然后发生超新星爆炸，形成一个中子星或者一个黑洞。另一种是它会在燃烧碳和氧之前就失去大部分的外层气体，形成一个白矮星，然后与其他天体发生相互作用，可能引发Ia型超新星爆炸。无论哪种可能性，J0931都会像它的祖先一样，为宇宙贡献更多的元素和能量。

J0931和巴本海默星的发现，为我们揭示了宇宙的早期历史和恒星的形成和演化提供了新的视角和挑战。它们让我们重新思考了黑洞和超新星的起源和机制，它们让我们对宇宙中的奇异和矛盾充满了好奇和敬畏，它们让我们期待着更多的发现和解答。它们也让我想起了一句名言：“宇宙不仅比我们想象的要奇妙，而且比我们能想象的要奇妙。”