恒星誕生之初就已成團(tuán) 星團(tuán)成因仍是謎

人類愛抱團(tuán)，恒星也不例外。

茫茫銀河系，恒星往往成群結(jié)隊(duì)分布在某一塊較大區(qū)域。這些恒星距離較近，靠引力彼此相互束縛在一起，我們稱之為“星團(tuán)”。據(jù)了解，人類肉眼可見的星團(tuán)包括昴星團(tuán)、畢星團(tuán)和蜂巢星團(tuán)。

近日，《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》發(fā)表了一項(xiàng)研究，研究者使用平流層紅外天文觀測(cè)臺(tái)(SOFIA)發(fā)現(xiàn)，星團(tuán)是由巨大分子云碰撞而成。他們認(rèn)為，磁場(chǎng)、分子云中的湍流對(duì)星團(tuán)的形成產(chǎn)生影響，甚至可能起主導(dǎo)作用。

恒星誕生之初就已成團(tuán)

按形態(tài)和成員星的數(shù)量等特征，星團(tuán)分為疏散星團(tuán)和球狀星團(tuán)。球狀星團(tuán)是由古老的恒星組成的緊密星群，恒星數(shù)目最多可達(dá)數(shù)百萬顆。而疏散星團(tuán)通常包含幾千顆恒星，它們的聚集方式相對(duì)松散。

“星團(tuán)中各個(gè)成員星之間的距離比較近，但仍然以光年計(jì)算。”中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員馬駿告訴科技日?qǐng)?bào)記者，成員星之間的空間密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于周圍的場(chǎng)星。

無論球狀星團(tuán)還是疏散星團(tuán)的形成都與分子云有關(guān)。據(jù)麥克米倫百科全書解釋，分子云是星際物質(zhì)中低溫稠密物質(zhì)所構(gòu)成的巨大星云。主要成分是分子氫，并有極少量的其他分子和塵埃。典型的分子云直徑達(dá)130光年，質(zhì)量相當(dāng)于太陽質(zhì)量的50萬倍，絕對(duì)溫度10—20K(零下260℃—零下250℃)。而銀河系內(nèi)約有數(shù)千個(gè)分子云存在。

分子云的分布并不是均勻的，有些地方密度大，有些地方密度小。“就像各個(gè)城市的人口密度存在差異一樣。”馬駿說，恒星都誕生于分子云中。

他解釋道，分子云中密度大的地方會(huì)吸引周圍更多物質(zhì)變成密度更大的云核。當(dāng)云核的密度足夠大時(shí)，它便可能開始塌縮，造成中央的溫度不斷升高。溫度足夠高時(shí)會(huì)點(diǎn)燃分子云中的氫氣，從而生成氦氣，發(fā)出光和熱。于是，宇宙中就誕生了一顆發(fā)光的恒星。“在這個(gè)過程中，一起誕生的恒星就形成星團(tuán)。”

也有研究人員分析了分子云周圍電離碳的分布和運(yùn)動(dòng)情況。有跡象顯示，兩種不同的分子氣體以超過2萬英里/小時(shí)的速度相互碰撞。而分子、電離氣體的分布和速度與模擬的云碰撞一致，據(jù)此研究人員稱，可能是分子云碰撞過程產(chǎn)生的沖擊波使氣體壓縮形成星團(tuán)。

瑞典哥德堡查爾姆斯理工大學(xué)教授、弗吉尼亞大學(xué)教授喬納森·坦(Jonathan Tan)說：“下一步是使用SOFIA觀察大量形成星團(tuán)的分子云，只有這樣，才能理解常見的云碰撞如何促使星系中的恒星誕生。”

星團(tuán)成因仍是謎

“小分子云形成小星團(tuán)，大分子云形成大星團(tuán)。一般來說，小星團(tuán)不會(huì)演變成大星團(tuán)，但是宇宙演化很復(fù)雜，不排除特殊情況。”馬駿說。

以球狀星團(tuán)為例，它是比較大的分子云聚集、恒星形成率較高時(shí)的產(chǎn)物，其可能形成于早期星爆時(shí)期或后來的星系并合過程。其自身內(nèi)部或受其宿主星系支配導(dǎo)致的恒星演化、動(dòng)力學(xué)演化，都將引起球狀星團(tuán)在質(zhì)量、大小、數(shù)目、空間位置、金屬豐度和顏色等分布上發(fā)生變化。由于受到巨大分子云的引力影響，疏散星團(tuán)也會(huì)隨著時(shí)間推移而被破壞。

此外，星系的并合時(shí)常發(fā)生，它會(huì)使大量氣體聚集，觸發(fā)形成新的星團(tuán)，也會(huì)改變星團(tuán)演化的環(huán)境，導(dǎo)致星團(tuán)的瓦解。

正是由于星團(tuán)所處宇宙環(huán)境十分復(fù)雜，現(xiàn)階段，天文學(xué)家關(guān)于星團(tuán)的形成和演化仍在研究階段，特別是星團(tuán)中的多星族成分的存在，給星團(tuán)的研究帶來很大的挑戰(zhàn)。“有些觀測(cè)與理論解釋相符，有些并不符合。所以對(duì)星團(tuán)的形成和演化仍有很多不同的理論解釋。”馬駿表示。

喬納森·坦說：“很難在觀測(cè)上對(duì)恒星形成模型進(jìn)行評(píng)估，但通過SOFIA獲得的數(shù)據(jù)可以真正測(cè)試模擬。”SOFIA的觀測(cè)幫助科學(xué)家邁出了重要的一步，這些數(shù)據(jù)提供了有利于碰撞模型的關(guān)鍵證據(jù)。

星團(tuán)產(chǎn)生的確切機(jī)制還沒有達(dá)成科學(xué)共識(shí)，解開星團(tuán)誕生之謎的努力意義深遠(yuǎn)。“所有恒星基本上都是抱團(tuán)出生的。即便看似孤立的場(chǎng)星也是由于星團(tuán)被所誕生星系中的潮汐力瓦解形成的。”馬駿多次強(qiáng)調(diào)，星團(tuán)是宇宙的成分，研究其形成及演化對(duì)了解整個(gè)宇宙的形成和演化有非常重要的作用。(代小佩)

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