恆星為何會抱團？科學家向分子雲找答案

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人類愛抱團，恆星也不例外。

茫茫銀河系，恆星往往成群結隊分布在某一塊較大區域。這些恆星距離較近，靠引力彼此相互束縛在一起，我們稱之為「星團」。據了解，人類肉眼可見的星團包括昴星團、畢星團和蜂巢星團。

近日，《皇家天文學會月刊》發表了一項研究，研究者使用平流層紅外天文觀測台（SOFIA）發現，星團是由巨大分子雲碰撞而成。他們認為，磁場、分子雲中的湍流對星團的形成產生影響，甚至可能起主導作用。

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恆星誕生之初就已成團

按形態和成員星的數量等特徵，星團分為疏散星團和球狀星團。球狀星團是由古老的恆星組成的緊密星群，恆星數目最多可達數百萬顆。而疏散星團通常包含幾千顆恆星，它們的聚集方式相對鬆散。

「星團中各個成員星之間的距離比較近，但仍然以光年計算。」中科院國家天文台研究員馬駿告訴科技日報記者，成員星之間的空間密度遠遠高於周圍的場星。

無論球狀星團還是疏散星團的形成都與分子雲有關。據麥克米倫百科全書解釋，分子雲是星際物質中低溫稠密物質所構成的巨大星雲。主要成分是分子氫，並有極少量的其他分子和塵埃。典型的分子雲直徑達130光年，質量相當於太陽質量的50萬倍，絕對溫度10—20K（零下260℃—零下250℃）。而銀河系內約有數千個分子雲存在。

分子雲的分布並不是均勻的，有些地方密度大，有些地方密度小。「就像各個城市的人口密度存在差異一樣。」馬駿說，恆星都誕生於分子雲中。

他解釋道，分子雲中密度大的地方會吸引周圍更多物質變成密度更大的雲核。當雲核的密度足夠大時，它便可能開始塌縮，造成中央的溫度不斷升高。溫度足夠高時會點燃分子雲中的氫氣，從而生成氦氣，發出光和熱。於是，宇宙中就誕生了一顆發光的恆星。「在這個過程中，一起誕生的恆星就形成星團。」

也有研究人員分析了分子雲周圍電離碳的分布和運動情況。有跡象顯示，兩種不同的分子氣體以超過2萬英里/小時的速度相互碰撞。而分子、電離氣體的分布和速度與模擬的雲碰撞一致，據此研究人員稱，可能是分子雲碰撞過程產生的衝擊波使氣體壓縮形成星團。

瑞典哥德堡查爾姆斯理工大學教授、弗吉尼亞大學教授喬納森·坦（Jonathan Tan）說：「下一步是使用SOFIA觀察大量形成星團的分子雲，只有這樣，才能理解常見的雲碰撞如何促使星系中的恆星誕生。」

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星團成因仍是謎

「小分子雲形成小星團，大分子雲形成大星團。一般來說，小星團不會演變成大星團，但是宇宙演化很複雜，不排除特殊情況。」馬駿說。

以球狀星團為例，它是比較大的分子雲聚集、恆星形成率較高時的產物，其可能形成於早期星爆時期或後來的星系併合過程。其自身內部或受其宿主星系支配導致的恆星演化、動力學演化，都將引起球狀星團在質量、大小、數目、空間位置、金屬丰度和顏色等分布上發生變化。由於受到巨大分子雲的引力影響，疏散星團也會隨著時間推移而被破壞。

此外，星系的併合時常發生，它會使大量氣體聚集，觸發形成新的星團，也會改變星團演化的環境，導致星團的瓦解。

正是由於星團所處宇宙環境十分複雜，現階段，天文學家關於星團的形成和演化仍在研究階段，特別是星團中的多星族成分的存在，給星團的研究帶來很大的挑戰。「有些觀測與理論解釋相符，有些並不符合。所以對星團的形成和演化仍有很多不同的理論解釋。」馬駿表示。

喬納森·坦說：「很難在觀測上對恆星形成模型進行評估，但通過SOFIA獲得的數據可以真正測試模擬。」SOFIA的觀測幫助科學家邁出了重要的一步，這些數據提供了有利於碰撞模型的關鍵證據。

星團產生的確切機制還沒有達成科學共識，解開星團誕生之謎的努力意義深遠。「所有恆星基本上都是抱團出生的。即便看似孤立的場星也是由於星團被所誕生星系中的潮汐力瓦解形成的。」馬駿多次強調，星團是宇宙的成分，研究其形成及演化對了解整個宇宙的形成和演化有非常重要的作用。

來源：帶你去看耿耿星河

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