新疆天文台揭示了恒星如何用死亡点燃新星团

在宇宙诞生的前十亿年，原星团作为一个大规模结构的“胚胎模块”，其形成过程深刻影响了星系进化的轨迹。研究这一过程有利于科学家揭示恒星形成的初始条件、效率和规律。

近日，中国科学院新疆天文台研究人员与国际合作研究团队合作，利用中国科学院新疆天文台研究团队 Gaia的高精度天体测量数据发现并确定了银河系中许多原始星组的存在，提出这些星组可能来自超新星爆发引起的层次星形成过程，相关结果已在国际著名期刊上正式发表 Astronomy & Astrophysics。

研究一块石头

新疆天文台研究员张宇告诉《中国科学报》：“星团是指一组空间相邻、动力学特征相似、年龄相近的疏散星团，一般起源于同一大分子云。”。作为连接恒星和星团的桥梁，星团成员的形成过程不仅记录了恒星在巨分子云中形成的过程，也反映了外界的干扰，如恒星反馈活动在触发新一代恒星形成中的作用。

“就像在湖上投下一块石头一样，石头落水后会刺激向外扩散的波浪，每一圈波浪都会扰乱水面不同位置的水面。早期的超新星爆炸就像这块石头一样释放出强大的能量，它形成的冲击波就像向外扩展的波浪，不断地冲击和压缩周围的分子云。”论文第一作者、光学天文与技术应用研究室博士生刘桂梅解释说。因此，当冲击波划过分子云的不同区域时，当局部气体密度增加时，可能会导致这些区域的恒星形成。“这种‘由内而外，逐步触发’的恒星形成过程就像多米诺骨牌一个接一个地倒在地上。每一个倒下的骨牌代表一个恒星形成事件，由最初的爆炸驱动，层层推进，然后在空间中形成一个‘逐渐点燃’的恒星分布结构。”

不仅如此，在银河系潮洪力的作用下，星团还会分裂合并，成为当今观测到的独立星团。“因此，研究银河系势场原有星团的动力学结构及其演变轨迹，有利于重建银河系早期恒星形成场景，为检测星团演变和银河系结构模型提供观测约束。”张羽解释说。

发现了四个原始星团

在这项研究中，研究人员系统地识别出四个原始星团，各自称之为Groupp(G)1、G2、G3、G4。其中，G1和G2显示出明显的环形和弧形空间布局。研究小组建议，这种结构可能来自于超新星爆炸形成的冲击波对分子云的压缩，然后触发恒星在不同位置的形成。

结合Gaia数据和N体数值模拟，他们系统地追溯了每个星团的动力学演变历史。结果表明，这些星团在未来将逐渐分为多个独立的星团。同时，基于恒星反馈驱动的模型，研究人员预测了可能诱发星团形成的超新星爆发区。最相关的区域显示出清晰的年龄梯度，证实了“冲击波沿轴向触发恒星形成”的场景。

据研究人员介绍，脉冲星作为超新星爆发后的遗址，为进一步验证和预测超新星爆发区域提供了一个新的视角。它的诞生位置是通过对脉冲星的轨道跟踪分析获得的。在G1和G2星组周围，他们分别识别了三个和26个脉冲星替代品位于该地区。为最初爆发事件留下的致密遗址提供了有力的证据，进一步支持超新星反馈在星组形成中的关键作用。

揭示恒星反馈的重要作用

此外，本研究加深了对星球形成和演变系统的理解，清楚地显示了恒星反馈在银河系大规模恒星形成活动中的重要性。据张宇介绍，所谓的恒星反馈活动主要包括大质量恒星在其生命周期中释放的能量和动量，如紫外线辐射、强星风和最终超新星爆发。这些过程深刻地改变了星际介质的动态状态、热结构和化学组成，然后对随后的恒星形成产生了各种监管效果。例如，恒星反馈可以抑制恒星的形成，恒星反馈也可以诱导恒星的形成。

“从更宏观的角度来看，恒星反馈过程是调节银河系气体循环的关键动力机制。恒星反馈会影响银河系气体再循环、金属丰度分布和星际介质结构。”张羽补充说。

这一结果不仅拓展了星团形成和反馈过程的理论框架，而且为了解银河系和其他星系中的多尺度恒星形成提供了一个新的视角。

该研究由新疆天文台团队领导，与上海天文台、云南天文台、海德堡大学等国内外科研机构合作完成。该研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院和新疆基金的支持。