國家天文臺合作研究顛覆星團演化的傳統理論認知

　　12月18日，《自然》雜志發表了由中國科學院國家天文臺和北京大學聯合組成的研究團隊的最新科學成果——基于哈勃空間望遠鏡對中等年齡星團的觀測（The exclusion of a significant range of ages in a massive star cluster），該項研究顛覆了星團演化的傳統理論認知。

　　星團是包含成千上萬顆恒星的恒星系統，人們原本相信對它們演化軌跡的研究已經非常透徹，然而對哈勃太空望遠鏡觀測結果的最新研究可能打擊了科學家的這一自信。

　　直到數十年以前，大質量星團都被認為是“單星族”的：所有的恒星都大約同時從同一片分子云里坍塌形成，因此要理解這些恒星系統的集體演化并不困難。然而在十余年前，人們卻開始認為：大質量星團，尤其是特別年老的球狀星團，不再是由單一星族構成，而是由年齡范圍分布廣泛的不同星族構成。來自中國科學院國家天文臺與北京大學科維理天文與天體物理研究所的研究者們，利用哈勃太空望遠鏡對銀河系周邊大麥哲倫云星系中的星團NGC1651進行了觀測，研究結果強烈表明：中等年齡的大質量星團可能依舊是由單星族構成的。

　　恒星一生的大部分時間，都在核心以氫核聚變（氫原子聚合成氦原子）反應維持自身發光發熱，這樣的恒星稱為“主序星”，它們分布在“赫羅圖”（恒星顏色和亮度分布的二維圖）的主序帶上。當恒星核心的氫原子全部燃燒完時，核心周圍殼層的氫元素就開始燃燒，此時恒星就進入“轉折區域”，演化到“亞巨星”帶上，單星族恒星分布的亞巨星帶十分狹窄。近十幾年以來，人們對年齡在10億到30億年的大質量星團（質量在50000個太陽質量以上）觀測發現：它們的恒星在赫羅圖上呈現出一個展寬的轉折區域，這一現象長期被解釋為恒星的年齡存在3億年左右的彌散（它們不是同時形成的）。

　　項目的主要成員之一，國家天文臺和北大聯合培養的博士研究生李程遠認為“這一解釋十分讓人困惑，因為年輕的星團會在最初的數千萬年時間內迅速消耗掉可供恒星形成的所有氣體。”

　　研究成員對星團NGC1651的分析發現，盡管和其它星團一樣，它的主序轉折區域看起來貌似存在很大的年齡彌散（約4.5億年），它的亞巨星支卻十分狹窄，這標志著它根本沒有任何年齡彌散：如果星團是由年齡連續分布的星族組成，這些恒星應該同時分布在一個展寬的亞巨星支上，令人驚訝的是，分析這些亞巨星分支的寬度表明，它們的年齡彌散最多不會超過8000萬年。

　　“NGC1651可能是迄今為止所有星團中存在單星族的最好樣本。”來自北京大學科維理研究所的理查德·德·何銳思教授說，“我們已經發現還有許多其它星團也存在類似的特征。”

　　研究團隊認為，這一令人驚訝的恒星分布最有可能的解釋是恒星在圍繞自身主軸以不同的速率自轉，該論文的主要作者之一、國家天文臺的首席科學家鄧李才評論說：“這一發現將終結近十年來科學家們關于這一話題的爭論，正如同文章的同行審稿人評價的那樣，這一結果‘可靠且令人鼓舞’。”

　　這一研究成果以文章快報的形式發表在《自然》雜志上。