詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）正在揭示宇宙诞生后仅数亿年的景象，并发现了其中一些最遥远的星系。一个关键的发现是在这些古老星系中探测到了氧元素，这证明在宇宙极早期，恒星就已经形成、演化并死亡，将更重的元素散播到了宇宙中。尽管这一发现本身证实了现有理论，但它也突显了一个更大的谜团：我们至今仍未找到理论上应该存在的、完全由氢和氦组成的第一代“原始”恒星。
韦伯望远镜的革命性发现
凭借其强大的红外探测能力，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）已经突破了许多以往的宇宙观测记录。它使我们能够窥探宇宙历史中一个前所未见的时期。
- 发现更遥远的星系： JWST 发现了大量比以往任何时候都更古老、更遥远的星系，其中一些星系的光来自宇宙诞生后不到 3 亿年的时刻。
- 揭示早期的黑洞： 许多这类早期星系都显示出存在活动超大质量黑洞的迹象，这为理解星系与黑洞如何共同成长提供了线索。
- 星系数量超出预期： 早期宇宙中的星系数量比理论模型最初预测的要多，这挑战了我们对星系形成速度的理解。
氧元素的存在意味着什么？
在宇宙大爆炸之后，宇宙中最初只存在最轻的元素：主要是氢和氦。所有更重的元素，如碳、氧和铁，都是在恒星的核心通过核聚变反应“烹饪”而成，并在恒星死亡时（如超新星爆发）释放到宇宙空间中。
因此，在一个极其遥远的星系（例如 JADES-GS-z14-0）中发现氧，本身并不令人意外，但这证实了一个关键事实：
- 恒星演化周期已经发生： 这表明在宇宙诞生后的最初几亿年里，至少有一代大质量恒星已经完成了它们的生命周期——从诞生、燃烧到死亡。
- 宇宙并非“原始”状态： 即使是我们能观测到的最古老的星系，也已经被这些重元素“污染”或“富集”了。
真正令人瞩目的成就，并非是氧的存在，而是 JWST 拥有直接探测到如此遥远距离之外的氧元素信号的惊人能力。
仍未解开的谜团：第一代恒星在哪里？
尽管 JWST 的观测成果斐然，但它尚未发现任何真正“原始”的天体。我们所看到的所有星系，都包含了前代恒星留下的重元素。
- 寻找“无金属”星： 科学家们仍在寻找理论中的第一代恒星（Population III stars）。这些恒星应该完全由宇宙大爆炸产生的氢和氦构成，不含任何氧等重元素。
- 观测的极限： 目前发现的所有星系都存在于宇宙大爆炸 2.5 亿年之后。第一代恒星可能形成得更早，或者它们的规模更小、亮度更暗，超出了当前望远镜的探测极限。
为了找到这些宇宙中最早的、无氧的恒星和星系，未来的观测需要看得更早、更小、也更暗，继续向宇宙黎明的更深处探索。