来自马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所（STScI）的科学家们原本旨在研究一个恒星研究对象，却意外发现了更令人兴奋的东西。该团队的研究成果今日发表在《天文学与天体物理学》期刊上。
利用欧洲空间局（ESA）的欧几里得太空望远镜和NASA的哈勃太空望远镜的数据，该团队计划分析一个名为球状星团的古老恒星群中恒星的运动。但当他们根据欧几里得观测到的亮度和颜色对星团中的恒星进行分组时，却发现了一个狭窄的“间隙”——这是预期存在但缺失的低质量恒星（称为红矮星）所造成的。这个间隙被认为与某些恒星内部发生的变化有关，让天文学家能窥见数千光年之外恒星内部发生的过程。
这是首次在球状星团中发现这种间隙特征。“这发现纯属意外，”STScI的安德烈亚·贝利尼（Andrea Bellini）表示，他是该研究论文的主要作者之一。“我们本来没找这个间隙，结果却发现了。”
理解这一间隙
科学家在2018年分析欧空局盖亚天文台数据时，发现了这一间隙存在于相对较近的恒星中。该团队将近25万颗来自盖亚档案的恒星标绘在赫罗图上，这是恒星研究中最重要的工具之一。天文学家就是用它来给恒星分类、追踪它们的生命周期。
在赫罗图上，恒星的光度会跟它们的颜色对应着标出来，而颜色就代表了温度。恒星在图上的位置揭示了特定的恒星演化阶段。最显眼的特点可能就是那条斜着穿过图表的主序星带。
随着现代天文学精度和灵敏度的提高，天文学家能够更准确地将恒星定位在图上。盖亚数据揭示了一个此前未知的特征——一条狭窄的斜向条带，在红矮星区域中部的主序带上，大部分恒星都缺失了。
那么，是什么导致了这一差距呢？看来，在一些红矮星中，其中心积聚的燃料会引发能量爆发，从而导致恒星内部结构变得不稳定。在太阳质量的0.34到0.36倍之间，红矮星会发生微小变化，导致其大小、亮度和温度改变。由于只有少数恒星正在经历这些变化，拥有这些特定亮度的红矮星就变得很稀少。这在赫罗图上就显示为一个缺口。
让距离估算更精准
在盖亚任务中，恒星的距离各不相同，年龄、历史和化学成分也都不一样。相比之下，球状星团内的恒星有着共同的历史，它们差不多是在同一时间、同一环境中形成的。
“球状星团是研究恒星演化和恒星群体的理想场所，”太空望远镜科学研究所的Massimo Griggio说，他是这篇研究论文的第一作者。“在这个球状星团中，这些恒星基本上距离一样，年龄也差不多。”
STScI团队使用欧几里得太空望远镜研究了NGC 6397，它是离地球最近的球状星团之一。它位于南方天坛座，距离地球约8000光年，包含数十万颗恒星，估计有134亿年的历史。
“因为我们能够以非常高的精度确定这个间隙处的亮度，并知道它对应哪些恒星质量，我们就能用这个信息估算出星团的距离，”STScI的拉塞尔·瑞安（另一位主要研究人员）说道。
盖亚卫星在观测太阳系附近的恒星时发现了这个间隙，这些恒星通常比球状星团中的恒星更年轻。现在，欧几里得团队在更遥远的恒星内部也看到了同样的现象。
哈勃工具助力新发现
如果没有软件和技术（最初由STScI为NASA的哈勃太空望远镜在二十多年间开发），这一发现就不可能达成。团队使用了这些工具（主要由STScI的Jay Anderson首创），在球状星团中非常拥挤的环境里进行了高精度测量，从而探测到这一特征。尽管哈勃的视野要小得多，但当这些工具与欧几里得的全景视野相结合时，这个空隙就明显露出来了。
“借助这些工具，我们证明了能突破欧几里得（以及未来的罗曼太空望远镜）在广视野方面的极限，”团队成员Mattia Libralato说道，他之前在STScI，现在在意大利帕多瓦的国家天体物理研究所（INAF）工作。“未来利用欧几里得以及罗曼望远镜的进一步研究，有望让我们更清楚地描述其他球状星团中的这一特征。”
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