科學家發現星團中寄生的星族

　　近日，由中國科學院國家天文臺研究員鄧李才領導的一個聯合團隊，在星團中恒星星族形成模式的研究中取得重要進展，該研究成果于1月28日在線發表在《自然》雜志上。這項工作是繼2014年在《自然》雜志發表星團中復雜恒星星族的研究之后，國家天文臺在天體物理焦點問題研究中取得的又一突破。

　　幾乎所有的恒星（包括太陽）最初都是在星團中形成的，星團中恒星如何形成一直是現代天體物理的焦點問題之一。星團由成團的大量氣體通過自引力坍塌按一定的質量函數形成第一批恒星，但由于最初形成的大質量恒星吹出的強烈星風和超新星爆炸會迅速將剩余的氣體吹走，天文學家普遍認為星團只能在其誕生的最初幾千萬年之內形成恒星。

　　然而，近年的高分辨率觀測發現了銀河系的球狀星團普遍包含兩個或更多恒星星族，這使得天文學家們對星團中恒星形成的理論產生了懷疑。遺憾的是，由于銀河系中的球狀星團都十分年老，漫長的演化過程使得這些多重星族早已失去了其形成初期的動力學特征。盡管天文學家觀測到了多星族現象，但對于球狀星團該如何產生第二族及以后的恒星、它們如何演化等問題，一直缺乏觀測證據和理論上的詮釋。

　　該成果的領銜作者李程遠（現任中科院紫金山天文臺研究員）與其導師鄧李才以及北京大學科維理天文和天體物理研究所教授Richard de Grijs意識到，在更為年輕的大質量星團中搜尋證據可能是解決問題的關鍵鑰匙。他們共同設計了一項計劃，利用哈勃太空望遠鏡的觀測數據，開展了歷時一年的仔細研究。“去年冬天，當我分析系外星團NGC1783的數據時，我發現了兩支年齡幾乎單一的恒星星族。”李程遠介紹說：“屬于同一個分支的恒星，他們的年齡幾乎完全相同，就像是在過去的一瞬間突然形成的。我立刻意識到，我們大概發現中年星團中的第二代恒星了。”

　　通過動力學分析，李程遠發現這些新的恒星實際上是星團從外部吸收形成的，而一直以來，天文學家們都認為星團是通過自身第一代恒星爆炸之后殘留的氣體來形成第二代恒星的。該團隊最終推斷：星團中年輕的恒星星族很可能是外來物質的產物。

　　“這些恒星像是寄生在星團中的新成員”，鄧李才解釋說：“現在主流的解釋是星團中的新恒星源自內部物質循環，但似乎并不自洽。”Richard回憶道：“我們提出了很多傳統框架下的模型，但最終都被一一排除了。科學研究就是這樣，新的認知在達成前總會走很多彎路。”

　　對于這一發現，《自然》雜志的審稿專家們評價說：“2015年夏天夏威夷的國際天文聯合會上，人們還在為球狀星團的多星族問題爭執不休，這一結果來得真是恰到好處！……這一工作為星團研究打開了一扇全新的窗口！”

　　此項成果由國家天文臺與北京大學科維理天文與天體物理研究所主導完成。團隊成員包括為本項工作做出貢獻的新宇和胡義。此文合作者還有美國西北大學的天文學家。

哈勃太空望遠鏡拍攝的大麥哲倫云星團NGC1783的照片。研究表明該星團從外部環境獲得了額外的氣體形成了新的恒星（照片版權：ESA/Hubble & NASA，致謝Judy Schmidt (Geckzilla.com)）。

在NGC1783的數據中發現的兩支年輕恒星（綠色方塊為第一支；紫色方塊以及紫色方塊右側淺紅色區域內的黑點為第二支），它們嚴格地分布在兩條理論計算出的等年齡線上（藍色實線和虛線），這意味著它們是在兩個不同時間節點爆發性形成的。再加上星團最初包含的一批恒星（由紅色實線描述的黑點），這一星團明顯包含有三支年齡截然不同的恒星成分。