一张星团的照片,能告诉你宇宙刚诞生7亿年时的模样。
NASA公布了一幅哈勃望远镜拍摄的新图像——球状星团NGC 6426。画面里红白蓝三色恒星密集排列,像夏夜划过的冷焰火。这张照片被选作美国建国250周年庆祝内容之一,但真正吸引天文学家的不是节庆配色,是这个星团身上一道持续多年的矛盾:它明明已有130亿岁,里头却住着一批“更年轻”的恒星。
球状星团通常是银河系里最古老的居民。它们由同一片坍缩气体云一次性成批制造,几十万颗恒星被引力绑在一起,成群结队地绕行在星系外围的晕中。按照标准模型,同一批出厂的恒星应该同龄同质——同一年上学、同一个化学底子。但NGC 6426不守规矩。
NGC 6426位于银河系的外晕区域,距地球相当遥远,属于银河系已知约150个球状星团之一。它的年龄被测定约为130亿年,几乎追平宇宙本身的137亿年寿命。这样的高龄意味着,星团里大多数恒星出生在宇宙还处于婴儿期的阶段——那时除了氢和氦,元素周期表上几乎没什么更重的东西。
哈勃拍摄这张照片所用到的波段覆盖了可见光与部分近红外光。图像中蓝色对应较短波段的可见光,红色则捕捉了更长波段及近红外部分。这种上色并非随意为之:在哈勃的图像处理规范中,颜色被用来还原不同滤镜透过的波长信息。因为恒星的颜色与表面温度直接挂钩,你看到的蓝色星温度更高,红色星相对低温。这张图实际上是一张精确的温度分布图。
天文学家关注的不只是颜色。NGC 6426里的恒星金属丰度极低——“金属”在天文学里指所有比氢和氦重的元素。这些恒星体内几乎只有氢和氦,重元素少得可怜。这种化学构成跟早期宇宙高度相似,那时大质量恒星尚未通过核聚变大量合成重元素,整个宇宙的物质清单极其简朴。
但问题出在这里:研究人员在这个本应清一色的贫金属星团中,发现了两个化学特征截然不同的恒星群体。一群维持着原始的低金属状态,另一群却相对富含重元素,且年龄稍小。这意味着什么?意味着这群“后来者”被前辈的死亡滋养过。
大质量恒星走到生命尽头时,会以超新星爆发的形式把一生积攒的重元素抛向四周。铁、氧、碳这些构成岩石行星乃至生命的基础材料,就是这么来的。NGC 6426里那些稍显年轻的恒星,正是在吸收了大量超新星抛射物后形成的。第一批老恒星炸了,喷出的东西混进了星团内部剩余的气体中,启动了第二波造星。一个本应一次完工的球状星团,偷偷开启了第二轮生产。
哈勃拍这张照片不是为了做情绪板。它是银河系晕中球状星团系统研究项目的一部分,目标是测定这些星团的年龄,并复原银河系形成与演化的历史链条。球状星团的分布、年龄梯度、化学组成,是追溯星系并合事件和早期结构形成的化石证据。NGC 6426里这两个群体的年龄差和化学差异,为理解星团自身的形成机制提供了切入口——也许它们不像教科书上写的那么“一次成型”。
过去三十多年,哈勃一直在轨刷新人类对宇宙的认知。这次关于NGC 6426的发现,后续将得到詹姆斯·韦伯空间望远镜的红外观测补充,以及南希·格雷斯·罗曼空间望远镜升空后的进一步验证。罗曼望远镜预计在2027年夏季末发射。这些设备的接力观测,会把这个年龄矛盾的故事写得更加完整。
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