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银河系在“吃”什么?“峨眉”双星团甩出证据

来源:中国科学报2026-03-16 09:32

  ■本报记者 杨晨

  去年11月的一次餐叙,西华师范大学物理与天文学院副研究员何治宏被友人追问:“刚投给《自然-天文》的论文,到底写了什么?”

  “关于银河系和恒星。”他指了指餐桌上的玻璃转盘打了个比方,“这个好似运转的银河系,服务员不断上的菜便是从银河系外被引力吸进来的气体。学界认为,银河系把这些气体‘吃’进去吸收掉,才得以持续诞生新恒星,维持自身生态系统。”

  3月11日,这篇论文顺利见刊。几个月前餐桌比喻背后的理论,随着两个新发现的星团正式走进公众视野。

  何治宏团队首次在银河系外围的环星系介质中发现恒星形成活动,为“银河系通过吸积外部气体维持恒星形成”的理论,提供了首个直接观测证据。他们还将观测到的两个新生蓝色“婴儿”星团命名为“峨眉”。

  研究人员通过计算追溯了这两个星团的起源,发现其来自1100万年前。当时,一团巨大的气体正高速冲向银河系,内部致密气体的猛烈碰撞形成极度的压缩环境,最终触发了这对新生恒星团的形成。

  找到重要“路标”

  恒星越年轻,表面温度越高,颜色就越蓝。峨眉星团正是这样一群“蓝色婴儿”,年龄仅约1100万年,在宇宙137亿年的演化历程中宛若呱呱坠地。

  何治宏最初发现它们是在查看郭守敬望远镜的光谱衍生数据时,“我最先注意到一对挨得很近的大质量恒星,随后便用欧洲空间局盖亚空间望远镜的高精度天体测量数据,绘制了相关颜色-星等图”。

  这张图以颜色区分恒星“年龄”。红色代表“年老”恒星,密密麻麻地占据大多数区域;蓝色代表“年少”恒星,密集地聚成一道醒目的窄带。“周围全是‘老年人’,突然出现一群年纪那么小的,太显眼了。”何治宏笑着说。

  研究表明,这两个“婴儿”星团在宇宙中的运动速度几乎一致。将它们的三维位置投到空间坐标系上,能清晰看到两个密集的恒星群,一大一小。后来,它们被称为“峨眉一号”和“峨眉二号”。

  当何治宏检查德国EBHIS射电望远镜的射电巡天数据时,又发现这两个星团的位置和速度与环绕在其周围的一大团气体云高度吻合。这团气体云的轮廓酷似彗星,呈头尾结构,而两个星团恰好位于它的“头部”。

  这团气体云便是天文学家所说的“高速云”,即一种以极高速度穿梭在银河系星系晕中的巨大中性氢气体团。学界早有理论模型指出,银河系通过不断吸积周围环星系介质中的气体来维持内部生态系统,而高速云正是这种气体吸积过程的重要表现形式。因此,高速云一直被视作解锁银河系如何从外界“吸积”气体、维持自身“进食”的“钥匙”。

  然而,由于始终未能在高速云内部直接探测到伴生的恒星或其遗迹,天文学界无法准确测量它们的距离和金属丰度,导致高速云的三维轨道、起源及其与银河系相互作用的细节,长期悬而未决。

  如今,峨眉双星团成为定位高速云的天然“路标”。通过测量恒星与地球的距离,何治宏团队将这团高速云的位置锁定在4.5万光年处,恰好位于银河系外围。同时,基于郭守敬望远镜的巡天光谱数据,该团队又发现峨眉双星团具有极低的金属丰度。这一化学特征与银河系内部高金属丰度的环境不符,却与环星系气体吻合,从而确认了双星团是跟随高速云母体而来的“天外来客”。

  上述两个证据,直接证实了银河系正在吸积外部的气体。

  “有了位置、距离、年龄、速度,我们模拟了星团在银河系气体阻力下的轨道,回推1100万年,想看看它在哪儿出生的。”当在气体通道图上标出“出生地”的黄色星号时,何治宏发现,这个位置正好与另一团气体云重合。

  “根据恒星形成理论,两团致密气体的碰撞可能催生新恒星。因此,我们推断在1100万年前,正是这两团气体相撞孕育出峨眉一号和峨眉二号。”他表示,这相当于首次揭示原始气体在完全融入银河系之前,其内部就已经可以“孕育”恒星了。

  登峨眉邀“峨眉”

  回溯整个发现过程,研究团队并未开展任何直接观测,而是对全球公开的数据进行了整理挖掘。

  他们用郭守敬望远镜光谱数据锁定目标对象,结合盖亚空间望远镜的高精度天体测量数据拼出基本“轮廓”,再用EBHIS射电巡天数据勾勒出星团周围的气体环境。多方面的数据环环相扣,让峨眉双星团的神秘面纱得以揭开。

  “以前没找到,现在找到了,主要原因是我们用的数据更全面。”何治宏说。

  跨领域的视角也很重要。“在以往的天文学研究中,做光学研究的很少运用射电数据,做射电研究的又很少看光学的成果,但近年来的趋势是多波段联合。”何治宏恰好对这两方面都感兴趣。

  他强调,目前这项成果只是打开了一扇窗,后续还要开展诸多研究,如扩大核心观测样本、进行更精细的直接观测等。

  关于双星团和高速云的未来,何治宏推测,当高速气体冲向银河系时,会受到巨大阻力,速度逐渐减慢,最终被“吃掉”,留在银河的星盘上。“气体中孕育出的恒星,由于质量大、表面积小,几乎不受阻力影响,可能会脱离,跑到更高的地方,绕银河系运行若干圈后,再慢慢回归。”

  也许经过数亿年,双星团绕着银河系运行几周后,又会逐渐瓦解,不再成团,而是像一条带子飘落在宇宙中。不过,在它完全消散之前,大众仍有机会一睹其容颜。峨眉山金顶,正是这对双星团的最佳观测地点之一。

  “就如‘举杯邀明月’一样,我们亦可登峨眉邀‘峨眉’。”何治宏没想到,用中国的文化符号命名新发现的天体,竟成就了这样的机缘巧合。

  “峨眉山金顶视野足够开阔,光污染少。”何治宏建议,最佳观测时间是冬季或春季上半夜,但需使用专业相机接驳天文望远镜。他还公布了星团中最亮恒星的精确坐标——赤经01:50:46.6和赤纬+56:25:25.8,供天文爱好者定位追踪。

[ 责编:田新宇 ]
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