宇宙“恐龍蛋”即將孵化

康琳

球狀星團(tuán)是由近百萬古老恒星組成的炫目星群，是宇宙中最古老的天體。雖然很多星系當(dāng)中和周圍都存在數(shù)量豐富的球狀星團(tuán)，但是新生星團(tuán)的實(shí)例極為罕見。而產(chǎn)生新星團(tuán)

的必要條件還未被發(fā)現(xiàn)，直到現(xiàn)在。

天文學(xué)家使用阿塔卡馬大型毫米/ 亞毫米波射電陣列（ALMA）發(fā)現(xiàn)了一個(gè)即將誕生的星團(tuán)。這可能是第一個(gè)已知的星團(tuán)誕生實(shí)例：一團(tuán)極其巨大、密度極高、還沒有恒星存在的分子氣體云。

“我們可能在見證宇宙中恒星形成的最古老、最極端的模式之一”，位于夏洛茨維爾的弗吉尼亞大學(xué)天文學(xué)家凱爾西·約翰遜說，“這個(gè)不尋常的發(fā)現(xiàn)看起來就像是直接從早期宇宙中拽出來的一樣。我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)具備球狀星團(tuán)所有特征但還沒開始創(chuàng)造恒星的天體，就好像找到了一個(gè)馬上要孵化的恐龍蛋。”

這個(gè)被天文學(xué)家戲稱為“爆竹”的東西距離地球約5 0 0 0萬光年，位于一對著名的相互作用星系NGC 4 0 3 8和NGC 4 0 3 9中，被統(tǒng)稱為觸角星系。它們在合并過程中產(chǎn)生的巨大潮汐力正在引發(fā)大規(guī)模的恒星形成，絕大多數(shù)都發(fā)生在密集的星團(tuán)中。

“爆竹”之所以獨(dú)一無二，在于它非凡的質(zhì)量、相對較小的規(guī)模，以及明顯缺乏恒星的存在。

天文學(xué)家之前觀測到的所有類似球狀星團(tuán)的東西都已經(jīng)充滿了恒星，因此它們的熱量和輻射已經(jīng)極大地改變了周圍的環(huán)境，抹去了它們誕生的所有證據(jù)。而這次的發(fā)現(xiàn)找到了一個(gè)原始樣本，給了天文學(xué)家一窺球狀星團(tuán)形成條件的首個(gè)機(jī)會——就算不是所有，也是大部分星團(tuán)的形成條件。

“在恒星開始形成后直到現(xiàn)在，具備這種潛力的星云只被看作是青少年，”約翰遜說，“這意味著孕育星團(tuán)的溫床已經(jīng)被破壞了。要了解球狀星團(tuán)是如何形成的，你就必須看到它真正的誕生。”

大部分球狀星團(tuán)形成于約1 2 0億年前的一次名副其實(shí)的“嬰兒潮”，這也是星系最初形成的時(shí)間。每個(gè)星團(tuán)都包含上百萬密集的“第二代” 恒星：重金屬濃度明顯要低，表明它們在宇宙歷史的很早期就形成了。我們的銀河系中已知的星團(tuán)至少有1 5 0個(gè)，當(dāng)然也可能有更多。

在整個(gè)宇宙中，各種規(guī)模的星團(tuán)直到今天還在不斷形成。雖然可能性微乎其微，但最大、最密集的星團(tuán)仍有可能繼續(xù)轉(zhuǎn)變成球狀星團(tuán)。

“大型新生星團(tuán)的存活率仍然很低，大約為1%，”約翰遜說，“各種各樣的外力和內(nèi)力將這些星團(tuán)分開，它們要么像昴宿星團(tuán)一樣形成開放星團(tuán)，要么完全瓦解，變成星系光環(huán)的一部分。”

盡管如此，天文學(xué)家還是相信他們通過ALMA觀測到的東西足夠致密，其中包含的分子氣體是太陽質(zhì)量的5 0 0 0萬倍，很有希望成為幸運(yùn)星團(tuán)的其中之一。

球狀星團(tuán)從它們的胚胎——無恒星階段——開始進(jìn)化得十分迅速，只用了短短1 0 0萬

年。這意味著ALMA 的發(fā)現(xiàn)正在經(jīng)歷它生命中非常特殊的階段，同時(shí)也為天文學(xué)家研究早期宇宙的主要構(gòu)成提供了絕佳的機(jī)會。

ALMA 的數(shù)據(jù)表明，“爆竹”正處在極端壓力之下，約為典型星際壓力的1 0 0 0 0倍。這能夠支持先前的理論：高壓是形成球狀星團(tuán)的必要條件。

在探索觸角星系的時(shí)候，約翰遜和她的同事觀察到微弱的一氧化碳分子排放，這使得他們能夠想象并描述塵埃云和氣體云的特征。觀測發(fā)現(xiàn)，“爆竹”缺乏明顯的熱輻射，即氣體被周圍恒星加熱而發(fā)出的警示信號，可以證明這個(gè)新的發(fā)現(xiàn)仍然處在原始、尚未發(fā)生變化的狀態(tài)。

ALMA 的進(jìn)一步研究可能會透露更多觸角星系和其他相互作用的星系中超級星團(tuán)雛形的實(shí)例，揭示這些古老天體的起源以及它們在星系演化中發(fā)揮的作用。