过去,天文学家一直把球状星团看作一群同时诞生的老年恒星集合,但隐藏在银河系核球方向的一个特殊天体正在改写这一认知。距离地球约19 000光年、位于人马座的Terzan 5,长久以来被归入普通球状星团,然而最新的多波段观测表明,它内部并非只有一拨居民,而是先后经历了四轮恒星诞生,最老与最年轻成员的时间跨度高达100亿年。
这个系统早在1968年就被土耳其裔法国天文学家阿戈普·特尔赞发现,后来也获得了ESO 520-27等编号,那里聚集着数十万颗不同颜色的恒星。由于恰好坐落在银河系内层浓密的尘埃带背后,业余望远镜看到的多半只是一片模糊光斑,因此很长一段时间里没引起太多关注。
转折出现在2009年。天文学家分析星团内恒星的亮度和颜色时,发现它们并不像同一批次出厂的产品那样排成一条干净的主序带,而是在颜色-亮度图上分出了两条明显不同的分支。就像打开一箱牛奶,发现里面混进了生产日期截然不同的两批货,这强烈暗示着那里至少存在两代恒星。
2016年,哈勃空间望远镜的紫外与光学测量为这场“年龄鉴定”提供了更精确的刻度。数据指出,较老的一代大约诞生于120亿年前,几乎与银河系本身的组装时代同步;较年轻的一代则形成于约50亿年前,当时我们的太阳系都还没有出现。这意味着该天体绝非一个简单的球状星团,而是一个拥有复杂演化史的恒星系统。
仅仅靠两代恒星仍然无法完全解释所有观测细节,而要进一步分辨,就必须穿透重重尘埃。这正是韦布空间望远镜的特长。韦布主要接收红外光,那些容易被尘埃散射的可见光波在红外波段却能轻松穿透,就像透过浓雾收听远处的汽笛声一样。由博洛尼亚大学博士生Giorgia Zullo领衔的研究团队,将韦布最新的近红外图像与哈勃的档案数据结合,对星场中每颗恒星的颜色和亮度进行普查,由此推断出它们的年龄与化学特征。
但是,视场里密密麻麻的星点中混有大量不属于该星团的“过路星”,它们是位于前景或背景的其他银河系恒星。为把真正的成员挑出来,团队利用了一个巧妙办法:把相隔12年的哈勃图像叠在一起,测量每颗恒星在天空平面上极为微小的位移,也就是“自行”。视差原理告诉我们,距离越近的恒星,在天球上的移动看起来越快,因此通过比较自行的大小和方向,就能干净地分离出哪些恒星属于Terzan 5,哪些只是恰好出现在视线上。
剔除了杂质之后,一幅清晰的年龄图谱浮现出来。研究人员看到了四个明确的恒星群,年龄数字令人印象深刻:最老的那代形成于125亿年前,几乎与恒星宇宙的黎明同龄;第二代的年龄约为47亿年,恰好在太阳和地球开始凝聚的窗口期;第三代再往后跳到38亿年前,当时地球可能刚稳定出最早的岩石圈;而最年轻的一代仅在25亿年前诞生,彼时地球上的生命正从简单微生物向着更复杂的真核细胞演进。
同一团普通星光中,竟封存了跨越百亿年的四轮造星事件,这一跨度比我们太阳迄今为止的寿命还要长两倍多。科学家认为,如此多代恒星同堂,很可能是因为这个系统并非孤立的球状星团,而是一个被银河系引力肢解并遗留下来的矮星系核残余。Terzan 5这样的天体,不仅让人们对星团演化的标准模型提出疑问,也为探索银河系早期的并合历史打开了一扇新窗口。
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