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新研究发现:球状星团并非如宇宙般古老

2019-11-13 环球解密

近期一份刊登于《自然-天文》(Nature Astronomy)期刊上的研究称,对英仙座星系团中心的球状星团的观测,发现了一些有悖目前理论认知的地方,而这有助于解释大型星系周围球状星团的一些疑惑。

研究发现,位于英仙座星系团中心巨型星系周边的球状星团并非全部都那么古老,其中几千个球状星团的年龄只有10亿年左右,可能还有更多球状星团在宇宙演化的不同时期诞生。

球状星团(globular cluster)是由数十万、有时逾千万颗,而且几乎是同时诞生的恒星组成的一种天体结构。天文学家普遍认为,宇宙在近138亿年前大爆炸生成之后不久,在第一个星系诞生之前、或者是与此同时,生成了大量的球状星团。

也就是说,天文学家普遍认为球状星团是宇宙中人类可见的最古老的天体。球状星团在诞生之后,除了其中一些恒星的衰老和死亡之外,并没有更多的变化。

在随后一个个星系诞生后,每个星系周围都围绕着一些球状星团。比如我们的银河系周围有约150个这样古老的球状星团。在足够黑暗的地方,有的肉眼即可见。比我们银河系更大的星系周围,有着更多这样的球状星团。

目前观测到的数量最多的球状星团,聚集在位于星系团中心的大型星系的周围,数量可达1万~2万个。因此科学家认为,球状星团的形成、以及它们聚集在星系周围的这个过程,隐藏着星系的诞生和演化的重要线索。

星系团由成百上千个星系靠引力聚集在一起,中间充满着高温气体(温度可达太阳的10倍以上)。这些气体的质量超过星系团中所有恒星质量的总和。

然而这份由香港大学物理系林仁良博士引领的研究发现,位于英仙座星系团中心巨型星系周边的球状星团并非全部都那么古老,其中几千个球状星团的年龄只有10亿年左右,可能还有更多球状星团在宇宙演化的不同时期诞生。

这份研究提供的图片上可以看到,这些较“年轻”的球状星团与复杂细丝网状结构的冷气体有着密切的联系。研究人员由此推断这些星团是在延伸到巨型星系外围的冷气体中诞生。

该研究组认为,冷气体由弥漫在整个星系团的热气体沉淀而来,热气体的密度在朝着星系团的中心急速上升。早期球状星团在形成后不受网状冷气体束缚,好像雨水从云层中凝结而落下,落向星系团中心的巨型星系内。

相比之下,较老的球状星团由于围绕巨型星系行运行时彼此间的随机性,使得它们随机地分布在巨型星系周围。

研究人员认为这份研究解释了至少三个关于球状星团的疑惑:

● 首先是球状星团的巨大数量,显然其中一部分是在宇宙演化过程中、由星系团内的高温气体形成,并非目前认为的所有都在宇宙初期形成;

● 解释了大型星系周围球状星团多彩的颜色特征:由于其中质量大的蓝色恒星较早死亡,剩下质量较小的红色恒星,这解释了为什么随着球状星团岁数的增大,颜色由蓝色变红色,因此不同年龄的球状星团呈现不同的颜色;

● 最后,研究人员还认为这份研究也能解释为什么一些巨型星系(质量相当于我们银河系10倍以上的星系)在发展过程中变得越来越大:这是因为周围大质量的球状星团可以维持久一些,而小的星团在围绕星系运动的过程中逐渐被扯散,里面的恒星逐渐并入星系,使得大型星系越来越大。

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