24 1 月, 2022

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银河系中发现古老星团的恒星

飞涨 / 科学家们使用盖亚的数据来跟踪银河系中恒星的位置和运动。

像银河系这样的星系被认为是通过一系列合并形成的,吸引了较小的星系和恒星群,并使这些外星恒星成为自己的。 在某些情况下,合并是最近发生的,我们仍然可以将以前独立的天体检测为一组围绕银河系运行的恒星。 但是,随着时间的推移,与银河系中其他恒星的相互作用将慢慢破坏星团所在的任何结构。

所以令人惊讶的是,研究人员发现了一些似乎是周围一些最古老恒星的球状星团的残余物。 这一发现与星系构建的“通过融合增长”模型是一致的,但它提出了一个问题,即只要质量如此,质量将如何保持完整。

盖亚数据挖掘

结果始于对欧洲航天局数据的分析 任务盖亚,其目的是至少在三个维度上制作银河系的地图。 盖亚已经拍摄了近 10 亿个物体数十次,这足以估计它们在银河系核心周围的位置和运动。 这张地图帮助科学家们根据一些星团不仅在物理上彼此接近,而且都朝着同一个方向移动这一事实帮助科学家们确定了我们银河系内的结构。

Gaia 对这些类型的结构进行数据挖掘非常有用,以至于有一种称为 STREAMFINDER 的软件算法可以定义它们。 该计划导致了 C-19 恒星流的发现,这是一群在银河系的光晕中一起移动的恒星。

检查这些恒星群是否真的作为单个群的一部分开始的一种方法是检查它们的年龄。 星团通常由年龄相近的恒星组成。 确定恒星是否同时形成的一种方法是检查重元素的含量。 大爆炸期间几乎没有比氦重的元素,所以现在存在的大部分重元素都来自早期的恒星。 恒星形成的宇宙历史越晚,恒星就越有可能包含这些较重的元素。

(天文学家将任何比氦重的元素称为金属,并将恒星的重元素含量称为金属。但这可能会使大多数非天文学家感到困惑,因此我们将避免使用它。)

因此,这项新工作背后的天文学家测量了被认为属于 C-19 流的恒星中重元素的含量。 除了一个肢体之外,它们都完全相同,这表明溪流实际上是一个群体的破坏性残余。 但结果也包含一个惊喜:重元素的含量非常低。

古代历史

记录重元素的典型方法是通过铁(仅在大质量恒星生命后期形成)与氢的比率。 氢一直是宇宙中最丰富的元素,而铁的含量随着时间的推移慢慢增加。 所以铁氢比越高,恒星形成的时间越近。

在 C-19 流的情况下,该比率非常低。 如此之低以至于 C-19 恒星形成于 30 亿年前大爆炸之后,或者说宇宙只有当前年龄的四分之一左右。 它们可能形成得更早一些。

在银河系内,已经确定了数百颗重元素含量同样低的恒星。 但是从来没有看到过每颗恒星都处于如此低水平的星团。 事实上,在这一发现之前,银河系中的星团被认为含有地球重元素——所有这些元素的水平都高于在 C-19 流中看到的元素。 尽管基于已知群体的分布,我们预计大约有五个重元素水平与 C-19 流中的重元素相似,但事实确实如此。

其他星团的缺乏表明,大多数像这条流一样的早期星团已经受到严重破坏,以至于它们消失在银河系恒星的背景中。 这就提出了为什么没有 C-19 流的问题。 这是特别出乎意料的,因为当前围绕银河核心的轨道将其带入银河系深处,使其有很多机会与其他应该禁用它的特征进行交互。

可以解释这一点的一种可能性是,该星团最初是作为被吞噬的矮星系的一部分进入银河系的。 矮星系的结构可以提供一定程度的保护,直到它坠毁,它的恒星散布在银河系中。 如果属实,产生 C-19 流的质量包含当时矮星系中的大部分恒星。

无论我们如何解释,C-19 气流的存在都告诉我们有关宇宙历史的事情。 研究人员得出结论:“C-19 本身的存在证明球状星团应该能够在第一个星系结构聚集的低矿物环境中形成。”

自然,2022 年。DOI: 10.1038 / s41586-021-04162-2 (关于 DOI)。

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