近期一份刊登於《自然-天文》(Nature Astronomy)期刊上的研究稱,對英仙座星系團中心的球狀星團的觀測,發現了一些有悖目前理論認知的地方,而這有助於解釋大型星系周圍球狀星團的一些疑惑。

球狀星團(globular cluster)是由數十萬、有時逾千萬顆,而且幾乎是同時誕生的恆星組成的一種天體結構。天文學家普遍認為,宇宙在近138億年前大爆炸生成之後不久,在第一個星系誕生之前、或者是與此同時,生成了大量的球狀星團。

也就是說,天文學家普遍認為球狀星團是宇宙中人類可見的最古老的天體。球狀星團在誕生之後,除了其中一些恆星的衰老和死亡之外,並沒有更多的變化。

在隨後一個個星系誕生後,每個星系周圍都圍繞著一些球狀星團。比如我們的銀河系周圍有約150個這樣古老的球狀星團。在足夠黑暗的地方,有的肉眼即可見。比我們銀河系更大的星系周圍,有著更多這樣的球狀星團。

目前觀測到的數量最多的球狀星團,聚集在位於星系團中心的大型星系的周圍,數量可達1萬~2萬個。因此科學家認為,球狀星團的形成、以及它們聚集在星系周圍的這個過程,隱藏著星系的誕生和演化的重要線索。

星系團由成百上千個星系靠引力聚集在一起,中間充滿著高溫氣體(溫度可達太陽的10倍以上)。這些氣體的質量超過星系團中所有恆星質量的總和。

然而這份由香港大學物理系林仁良博士引領的研究發現,位於英仙座星系團中心巨型星系周邊的球狀星團並非全部都那麼古老,其中幾千個球狀星團的年齡只有10億年左右,可能還有更多球狀星團在宇宙演化的不同時期誕生。

這份研究提供的圖片上可以看到,這些較「年輕」的球狀星團與複雜細絲網狀結構的冷氣體有著密切的聯繫。研究人員由此推斷這些星團是在延伸到巨型星系外圍的冷氣體中誕生。

該研究組認為,冷氣體由瀰漫在整個星系團的熱氣體沉澱而來,熱氣體的密度在朝著星系團的中心急速上升。早期球狀星團在形成後不受網狀冷氣體束縛,好像雨水從雲層中凝結而落下,落向星系團中心的巨型星系內。

相比之下,較老的球狀星團由於圍繞巨型星系行運行時彼此間的隨機性,使得它們隨機地分佈在巨型星系周圍。

研究人員認為這份研究解釋了至少三個關於球狀星團的疑惑:

●首先是球狀星團的巨大數量,顯然其中一部份是在宇宙演化過程中、由星系團內的高溫氣體形成,並非目前認為的所有都在宇宙初期形成;

●解釋了大型星系周圍球狀星團多彩的顏色特徵:由於其中質量大的藍色恆星較早死亡,剩下質量較小的紅色恆星,這解釋了為甚麼隨著球狀星團歲數的增大,顏色由藍色變紅色,因此不同年齡的球狀星團呈現不同的顏色;

●最後,研究人員還認為這份研究也能解釋為甚麼一些巨型星系(質量相當於我們銀河系10倍以上的星系)在發展過程中變得越來越大:這是因為周圍大質量的球狀星團可以維持久一些,而小的星團在圍繞星系運動的過程中逐漸被扯散,裏面的恆星逐漸併入星系,使得大型星系越來越大。◇