基于哈勃空間望遠鏡對中等年齡星團的觀測研究顛覆星團演化的傳統(tǒng)理論認知 _望遠鏡

哈勃望遠鏡拍攝的NGC1651星團

星團內恒星在亮度－有效溫度圖（赫羅圖）上的分布及與星族模型的比較
（報道）據(jù)科維理天文與天體物理研究所：星團是包含成千上萬顆恒星的恒星系統(tǒng)，人們相信它們的演化規(guī)律已經被研究得非常透徹了。然而，對哈勃太空望遠鏡觀測數(shù)據(jù)的最新研究可能打擊了科學家的這一自信。
直到數(shù)十年以前，大質量星團都被認為是“單星族”的：所有的恒星都大約同時從同一片分子云里坍塌形成，因此要理解這些恒星系統(tǒng)的集體演化并不困難。然而，在那以后，這一認識被極大地改變了。大質量星團，尤其是它們當中特別年老的球狀星團，被認為不再是由單一星族構成的，而是由年齡范圍分布廣泛的不同星族構成。
北京大學科維理天文與天體物理研究所和中國科學院國家天文臺的天文學家，利用哈勃太空望遠鏡對銀河系周邊大麥哲倫云星系中的NGC1651星團進行了觀測研究，并在Nature主刊發(fā)表研究結果表明：中等年齡的大質量星團可能依舊是由單星族構成的。
眾所周知，恒星一生的大部分時間都在核心產生氫核聚變（氫原子聚合成氦原子）反應，以維持自身發(fā)光發(fā)熱，這樣的恒星被稱為主序星，它們分布在赫羅圖（恒星有效溫度和亮度分布的二維圖）的主序帶上。當恒星核心的氫原子燃燒完時，核心周圍殼層的氫元素就開始燃燒，此時恒星就進入“轉折區(qū)域”，演化到“亞巨星”帶上，單星族恒星分布的亞巨星帶十分狹窄。近十幾年來科學家對年齡在10億到30億年的大質量星團（質量在50000個太陽質量以上）的觀測發(fā)現(xiàn)，它們中的恒星在赫羅圖上呈現(xiàn)出一個展寬的轉折區(qū)域，這一現(xiàn)象長期被解釋為恒星的年齡存在3億年左右的彌散（即它們不是同時形成的）。
論文第一作者和通訊作者、北京大學的博士研究生李程遠認為：“這一解釋十分讓人困惑，因為年輕的星團會在最初的數(shù)千萬年時間內迅速消耗掉可供恒星形成的所有氣體。”
科研團隊通過對NGC1651星團的觀測研究發(fā)現(xiàn)，盡管和其它星團一樣，它的主序轉折區(qū)域看起來似乎存在很大的年齡彌散（約4.5億年），它的亞巨星支卻十分狹窄，這標志著它根本沒有任何年齡彌散：如果星團是由年齡連續(xù)分布的星族組成，這些恒星應該同時分布在一個展寬的亞巨星支上，令人驚訝的是，分析這些亞巨星分支的寬度表明，它們的年齡彌散最多不會超過8000萬年。
“NGC1651星團可能是迄今為止所有星團中存在單星族的最好樣本”，論文合作者、科維理研究所的理查德•德•何銳思教授說，“我們已經發(fā)現(xiàn)還有許多星團也存在類似的特征。”
【基于哈勃空間望遠鏡對中等年齡星團的觀測研究顛覆星團演化的傳統(tǒng)理論認知】研究團隊認為，這一令人驚訝的恒星分布最有可能的解釋是恒星在圍繞自身主軸以不同的速率自轉。論文合作者，國家天文臺首席科學家鄧李才教授評論說：“這一發(fā)現(xiàn)將終結近十年來科學家們關于這一話題的爭論，正如同文章的同行審稿人評價的那樣，這一結果‘可靠且令人鼓舞’ 。”