通過使用機器學習和最先進的超新星核合成，一組研究人員發現宇宙中大多數觀測到的第二代恒星都富含多顆超新星。他們的發現發表在《天體物理學雜志》上。

核天體物理學研究表明，恒星中產生的元素包括宇宙中比碳重的元素。但是第一批恒星，即大爆炸后不久誕生的恒星，并不含有這種重元素，天文學家稱之為“金屬”。下一代恒星只含有第一批恒星產生的少量重元素。為了了解處于起步階段的宇宙，需要研究人員研究這些貧金屬恒星。

幸運的是，這些第二代貧金屬恒星在我們的銀河系中被觀測到，并且已經由Kavli宇宙物理與數學研究所(Kavli IPMU)的附屬成員團隊進行了研究，以接近宇宙中第一批恒星的物理特性。

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該團隊由Kavli IPMU訪問副科學家和東京大學智能物理研究所助理教授Tilman Hartwig領導，包括訪問副科學家和國家天文臺助理教授Miho Ishigaki，訪問高級科學家和赫特福德大學教授Chiaki Kobayashi，訪問高級科學家和國家天文臺Nozomu Tominaga教授， 客座資深科學家、東京大學名譽教授野本健一(Ken"ichi Nomoto)使用人工智能分析了迄今為止觀測到的450多顆極度貧金屬恒星的元素豐度。

基于在理論超新星核合成模型上訓練的新開發的監督機器學習算法，他們發現68%的觀測到的極貧金屬恒星具有與先前多顆超新星富集一致的化學指紋。

該團隊的結果給出了第一個基于對第一批恒星多樣性的觀測的定量約束。

“到目前為止，第一批恒星的多樣性只能通過數值模擬預測，直到現在還沒有辦法對理論預測進行觀測檢查，”主要作者Hartwig說。“我們的研究結果表明，大多數第一批恒星都是在小星團中形成的，因此它們的超新星倍數可以為早期星際介質的金屬富集做出貢獻，”他說。

“我們的新算法提供了一個極好的工具來解釋未來十年我們將從世界各地正在進行的和未來的天文調查中獲得的大數據，”Leverhulme研究員Kobayashi說。

“目前，老恒星的可用數據只是太陽社區內的冰山一角。Prime Focus Spectrograph是由Kavli IPMU領導的國際合作開發的斯巴魯望遠鏡上的尖端多目標光譜儀，是在銀河系外圍發現古代恒星的最佳儀器，遠遠超出了太陽社區，“石垣說。

這項研究中發明的新算法為充分利用Prime Focus Spectrograph發現的貧金屬恒星中的各種化學指紋打開了大門。

“第一顆恒星的理論告訴我們，第一顆恒星應該比太陽更大。自然的預期是，第一顆恒星誕生于質量比太陽大百萬倍的氣體云中。然而，我們的新發現強烈表明，第一批恒星不是單獨誕生的，而是作為星團或雙星或多星系統的一部分形成的。這也意味著我們可以期待大爆炸后不久來自第一顆雙星的引力波，這可能會在太空或月球上探測到未來的任務，“小林說。