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我们的科学家在集群多星家族的研究方面取得了重大突破

最初的标题:恒星有“寄生家族”,星团现在是“第二个春天”

▲本次工作中方团队成员由左至右依次为:德·格里斯、新余、、、邓。

本报记者严慧敏照片

?图为哈勃太空望远镜空望远镜拍摄的大麦哲伦星云ngc1783。研究小组的工作表明,星团从外部环境中获得额外的气体,并形成新的恒星。

(数据图片)

宇宙充满了星星。星星从哪里来?

1月28日,《自然》在网上发表了一篇论文,展示了中国科学家在研究星团中恒星群形成模式方面取得的重大突破。这是什么样的发现?《经济日报》记者采访了相关研究团队。

星星从哪里来

论文主要作者李呈媛是北京大学和中国科学院国家天文台联合培养的博士生,现任中国科学院紫金山天文台研究员。

在向记者解释他的研究结果之前,李呈媛首先谈到了恒星的起源:“起初,空没有恒星,只有气体云,而恒星实际上是从巨大的气体云中坍塌下来的。”

要形成恒星,必须有气体。在一个巨大的气体云中,大量的恒星聚集在一起形成星团。其中,有一些质量是太阳几十到几百倍的大质量恒星。这些超级恒星的寿命非常短,不超过1000万年,但一般只有几百万年。当它们死亡时,它们变成超新星并发出明亮的光。

星星有“寄生族” 星团现“第二春”

当超新星爆炸时,其物质向外喷射的速度可以达到每秒30000公里,是光速的十分之一。当这种剧烈爆炸的能量转移到周围的气体云时,会产生强大的冲击波,这将使气体云再次加速到每秒数百甚至数千公里。在不到1000万年的时间里,星团中所有的残余气体都将被卷走。

星星有“寄生族” 星团现“第二春”

在一颗大质量恒星完成超新星爆炸后,星系团中的一大团气体云将很快被吹走,从而形成一个没有气体的巨大空洞,使星系团的主要部分暴露在天文学家的视野中。当天文学家观察1000万年前的星团时,他们看到的星团不含任何气体。

星星有“寄生族” 星团现“第二春”

“星团中没有气体,不可能形成新的恒星。因此,天文学家认为星团中的恒星年龄非常接近。它一定是在第一颗超新星爆发前几百万年诞生的。”李呈媛说。

现在,我们观察到的大多数大规模星团都有几十亿年的历史了,一千万年对它们来说就像是一瞬间。因此,正如同一个班的学生基本上是在同一年出生的一样,天文学家认为星团中的恒星有单一的年龄组成。

然而,最近的高分辨率观测发现,银河系的球状星团通常包含两个或更多的恒星家族,这使得天文学家们怀疑星团中恒星形成的理论。

“观测发现,大星团的恒星年龄并不那么一致,甚至有几十亿年或几亿年。这远远超过了超新星爆发所允许的时间差。”李呈媛解释道。

气体在星团形成的最初几千万年里被吹走了。在接下来的几亿年里,形成恒星的气体来自哪里?

恒星如何在星团中形成一直是现代天体物理学的焦点之一。不幸的是,因为银河系中的球状星团非常古老,漫长的进化过程已经使这些多星家族失去了它们早期的动力学特征。尽管天文学家已经观察到了多星现象,但是对于球状星团如何产生第二颗和更晚的恒星以及它们如何演化却缺乏观测证据和理论解释。

星星有“寄生族” 星团现“第二春”

李呈媛和他的两位导师,国家天文台研究员邓·蔡丽,以及北京大学李克威天文与天体物理研究所教授理查德。德。理查德·德·格里斯开始质疑这个问题。他们意识到在年轻的大规模集群中寻找证据可能是解决问题的关键。他们共同设计了一个计划,并利用美国哈勃太空望远镜空望远镜的观测数据进行了为期一年的仔细研究。

星星有“寄生族” 星团现“第二春”

在集群内外搜索

星团中的年轻恒星来自哪里?

有很多可能性。例如,星团足够大,气体在逃逸前被重力拉回,形成下一代恒星。这就要求星系团的质量是现在观测到的星系团质量的100倍以上,是太阳质量的几百万到几千万倍。但是天文学家在他们的观测中从未见过如此大的年轻星团。

星星有“寄生族” 星团现“第二春”

因为银河系中的星团一般都很古老,而且证据也不容易找到,所以李呈媛将注意力转向了银河系外的星团。他研究了三个河流外星质量,它们的质量分别是32,000、50,000和180,000个太阳质量,这些质量不足以抵抗超新星爆炸气体的逃逸,但是它们都形成了第二组恒星,其中一个甚至有第三组恒星。

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“在2014年的冬天,当我分析外星群体ngc1783的数据时,我发现了两个几乎只有一个年龄的星际家庭。”李呈媛说:“属于同一个分支的恒星几乎有完全相同的年龄,就像它们在过去的瞬间突然形成一样。”我立刻意识到我们可能在中年星团中发现了第二代恒星。”

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通过动力学分析,李呈媛发现这些新恒星实际上是由外部的星团吸收形成的。

“我们需要将它们的运动与星团中大多数恒星的运动进行比较。如果它们是一致的,它们意味着相同的起源。我们发现他们的运动特征是不同的,表明他们的起源是不同的。”李呈媛说,年轻恒星家族的运动特征不同于一代恒星家族,它们很可能来自外部。“年轻的恒星往往分布在星团周围。如果它是由它自己的气体产生的,根据计算,它应该取决于星系团的内部,但是我们看到的分布是不同的。这三个星团,包括四个新的恒星家族,都分布在星团外围。

星星有“寄生族” 星团现“第二春”

很长一段时间,天文学家认为星团由第一代恒星爆炸后留下的气体形成了第二代恒星。最后,研究小组得出结论,星团中的年轻恒星家族可能是外来物质的产物。当星系团围绕星系旋转时,它偶尔会遇到一大片云,只要条件合适,它就能从中捕捉气体,形成恒星。"它们不是由原始云形成的,而是由外来云形成的."李呈媛说。

星星有“寄生族” 星团现“第二春”

"这些恒星就像是寄生在星团中的新成员."邓蔡丽解释说:“现在的主流解释是,星团中的新恒星起源于内部物质循环,但它似乎并不自洽。”

理查德回忆说:“我们在传统框架下提出了许多模型,但它们都被一个个排除在外。科学研究就是这样。新的认知总是要走很多弯路才能达到。”

集群中不仅有同一批“本地人”,还有不同批的“外来人”。对于这一发现,《自然》的评论者评论道:“2015年夏天在夏威夷举行的国际天文联合会上,人们仍在为球状星团的多恒星竞赛而争论不休,结果恰到好处!这项工作为集群研究打开了一个新的窗口!”

星星有“寄生族” 星团现“第二春”

除了李呈媛和他的两位导师之外,研究团队还包括国家天文台的研究员新宇和胡艺,他们为这项工作做出了贡献。本文作者也是西北大学的天文学家。国家天文台台长严军表示:“合作团队长期以来一直专注于集群物理研究,不仅利用存档数据不断取得高显示效果,而且在设备开发和实际测量研究方面也取得了突出成绩。”(经济日报记者严慧敏)

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名词解释

明星团体

它是一个包含多个恒星的不稳定引力系统,是恒星的摇篮。几乎所有的恒星最初都是由星团形成的。随着时间的演变,大多数星团中包含的恒星将逐渐扩散到它们所在的星系场中,成为场星。例如,太阳是一颗北极星。

来源:成都新闻网

标题:星星有“寄生族” 星团现“第二春”

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