新疆天文臺揭秘恒星如何用死亡點燃新生星團

　　在宇宙誕生的最初十億年，原初星團作為大尺度結構的“胚胎單元”，其形成過程深刻影響著星系演化的軌跡，研究這一過程有助于科學家揭示恒星形成的初始條件、效率和規律。

　　近日，中國科學院新疆天文臺的研究人員聯合國際合作科研團隊利用 Gaia的高精度天體測量數據，發現并確認了銀河系內多個原初星團群的存在，提出這些星團群可能源于超新星爆發所引發的層次化恒星形成過程，相關成果已正式發表在國際著名期刊 Astronomy & Astrophysics。

　　研究一塊投石

　　“星團群是指一組空間上鄰近、運動學性質相似、年齡接近的疏散星團，通常起源于同一巨大分子云。”新疆天文臺研究員張余告訴《中國科學報》。星團群中的成員星團作為連接恒星與星團群的橋梁，其形成過程不僅記錄了恒星在巨分子云中等級成團形成的過程，還反映了外部擾動，如恒星反饋活動在觸發新一代恒星形成中的作用。

　　“就像在湖面上投下一塊石頭，石頭落水后會激起向外擴散的漣漪，每一圈漣漪會擾動湖面不同位置的水面。早期的超新星爆炸釋放出強大的能量猶如這塊石頭，它形成的沖擊波如同向外擴展的漣漪，不斷沖擊并壓縮周圍的分子云。”論文第一作者、光學天文與技術應用研究室博士研究生劉桂梅解釋說。當這些沖擊波掃過分子云的不同區域時，局部氣體密度被提升，就可能誘發這些區域先后發生恒星形成。“這種‘由內而外，逐層觸發’的恒星形成過程，就像是多米諾骨牌一塊接一塊倒下，每個倒下的骨牌代表一次恒星形成事件，由最初的一次爆炸驅動并層層推進，從而在空間上形成一種‘逐步點燃’的星團分布結構。”

　　不僅如此，星團群在演化過程中可能在銀河系潮汐力作用下發生瓦解、合并等，成為現今觀測到的孤立星團。“所以，研究原初星團群的動力學結構及其在銀河系勢場中的演化軌跡，有助于重建銀河系早期的恒星形成圖景，并為檢驗星團演化與銀河系結構模型提供觀測約束。”張余解釋道。

　　發現4個原初星團群

　　在這次研究中，研究人員系統性識別出4個原初星團群，分別被命名為Group（G）1、G2、G3、G4。其中G1和G2展現出明顯的環狀與弧狀空間結構。研究團隊提出，這一結構可能源于早期超新星爆炸形成的沖擊波對分子云的壓縮作用，從而在不同位置依次觸發恒星形成。

　　再結合Gaia數據與N體數值模擬，他們又系統追溯了各星團群的動力學演化歷史。結果表明這些星團群在未來將逐漸瓦解為多個彼此獨立的星團。同時，基于恒星反饋驅動的相繼形成模型，研究人員預測了可能誘發星團群形成的超新星爆發區域。相關性最強區域展現出清晰的年齡梯度，印證了“沖擊波沿徑向觸發恒星形成”的情景。

　　據研究人員介紹，脈沖星作為超新星爆發后的遺跡，為進一步驗證預測的超新星爆發區域提供了新的視角。通過對脈沖星進行軌道回溯分析得到了其誕生位置。在G1和G2星團群附近，他們分別識別出3顆和26顆誕生位置位于該區域的脈沖星候選體。為早期爆發事件留下的致密遺跡提供了有力證據，從而進一步支持超新星反饋在星團群形成中的關鍵作用。

　　揭示恒星反饋重要作用

　　而且，這項研究深化了對星團形成與演化機制的理解，明確展示了恒星反饋在調控銀河系大尺度恒星形成活動中的重要作用。據張余介紹，所謂恒星反饋活動，主要包括由大質量恒星在其生命周期中釋放出的能量和動量，例如紫外輻射、強烈星風、以及最終的超新星爆發等。這些過程深刻地改變了星際介質的動力學狀態、熱力學結構和化學組成，從而對后續的恒星形成產生多方面的調控效應，例如，恒星反饋具有抑制恒星形成的作用，恒星反饋也可能誘導恒星形成。

　　“從更宏觀的角度來看，恒星反饋過程是調節銀河系氣體循環的核心動力機制。恒星反饋能夠影響了銀河系的氣體再循環、金屬豐度分布以及星際介質結構。”張余補充說。

　　這項成果不僅拓展了關于星團形成與反饋過程的理論框架，也為理解銀河系及其他星系中多尺度恒星形成現象提供了新的視角。

　　該研究由新疆天文臺團隊主導，聯合上海天文臺、云南天文臺、海德堡大學等國內外多家科研機構合作完成。本研究工作得到了國家自然科學基金、中國科學院及新疆地區基金的支持。