在古老星系团发现了“同龄子”恒星

在寂静的夜晚仰望“星星点灯”的苍穹，天文学家不会幻想“明星到我家”的时辰，他们寻找一切有关天空的事实，其中的一个事实是恒星似乎不喜欢独处一地，它们喜欢成群结队地聚集，倾向于“万众一星”的大场面，数百万颗恒星集合为超大的“部落”，这在恒星的大布局中并不罕见。天文学家对稠密的星系团中最古老的恒星有了深入的了解。单个星系群内的恒星形成于不同的天文时期，恒星有不同的年龄或不同的诞生年代，它们形成的时间跨度达到了3亿多年，然而，神奇的宇宙天体挑战了人类天文认识的局限性，《自然》杂志发表了一项观测成果，恒星在星系群内的形成机制远比人们的理解更为复杂。

中外天文学家团队使用了哈勃太空望远镜的观测数据，中方科学家来自北京大学、中国科学院国家天文台，美方科学家来自卡佛利天文学和天体物理学研究所(KIAA)，中外天文合作团队发现，至少在大型的中年星系团中，所有恒星似乎有同样的年龄。恒星的生命历程起始于由灰尘和气体组成的波状云团，在引力的相互作用下，波状云团逐渐地向内聚合、缩拢，氢气云团缓慢地集结为致密的球状体，如果球状体气体云团拥有足够大的质量，那么通过挤压加热的温度不断上升，甚至达到了激发核反应的程度，在炙热云团的核心层，氢元素原子在热核反应过程中转变为氦元素原子。

球状体气体云核心的“超级核反应堆”释放了巨大能量，被点燃的恒星开始闪闪发光，形成了连绵不绝的灿烂星空。恒星在数十亿、上百亿年的燃烧中耗尽了核心层的氢燃料，核心层以外的壳层氢燃料开始燃烧，恒星温度随之发生了变化。从之前观测的大质量恒星团显示，恒星温度出现了较大幅度的变化，当核心层的氢燃料供给耗尽时，恒星的生命周期到了末期。星系团内的恒星有不同的年龄，恒星年龄的跨高达3亿年或更长时间。北京大学的博士后研究生、论文的主要作者李呈媛解释说，长期以来，恒星年龄的差异令人吃惊，年轻星系团似乎很快消耗了恒星剩余的氢气，在恒星生命周期的头1000万年尤为明显。在单个星系团中，如果不同恒星的年龄差超过了大约1000万年，年龄差的程度已令人很难理解。

中外合作天文团队观测了一个有20亿年龄的中年期恒星团，它位于被天文学家称之为NGC 1651的大麦哲伦星云，他们寻找了恒星在两个阶段出现的温度变化，一个阶段的温度变化发生在恒星耗尽氢燃料的末期，以前的研究聚焦了恒星演变末期的温度变化；一个阶段的温度变化发生在恒星耗尽核心层的氢燃料，开始燃烧核心层以外的壳层氢燃料。他们发现了预期幅度的温度变化，恒星耗尽了核心层的氢燃料，然而，当他们观测恒星核心层以外壳层的氢燃料时，不同恒星的温度变化非常小，相似温度的不同恒星的亮度变化也非常小，合作团队得出一个基本的结论：星系团NGC 1651的所有恒星仅有8000万年的年龄差，恒星的年龄差幅在这一古老的星系团中非常小。

卡福利研究所的天文学家理查德·格里吉斯解释说，NGC 1651是迄今为止发现的最好的星系样品，它几乎是由单一年龄的恒星构成的聚集体，在少量的其它中年星系团中，天文学家确认了恒星的同样特性，至少对于中年的星系团而言，天文学者的常识性认识也许存在不足，在单一的星系团中，所有的恒星可能有同样或近似的年龄，这可能是相当普遍的现象。天文学家在10年之前实际上已经认识到，任何星系团的恒星可能有大致相同的年龄，然而，在单一的星系团内发现了不同年龄的恒星，清晰的证据改变了天文学家的认识。至少在银河系最古老、最密集的星系团中，天文学家似乎有必要重新评估他们的观点。

当恒星演变到其核心层氢燃料供给的末期时，观测到的恒星亮度的较大变化可能是由恒星实际的旋转造成的现象，两颗几乎同样年龄的恒星可能展示出不同数量级差别的观测温度，它们的旋转速率有显著的不同。卡福利研究所的格里吉斯解释说，现有的大多数恒星模型没有考虑到恒星旋转的情形，未来的恒星建模将会反映恒星的旋转速率，这将为恒星群研究提供更广阔的真知灼见，新的恒星模型将会应用于恒星核心层最后燃烧氢燃料的情形，从中检测恒星温度发生了怎样的变化。国家天文台首席科学家邓里才解释说，合作团队的观测成果解决了几乎有10年的学术争议，得到了同行人士的广泛认可和赞许。

（编译：2014-12-18）

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