当地的恒星墓地可能揭示我们星系的起源

大约 20 亿年前，银河系吞噬了一个约有 100 万颗恒星的球体，直到我们银河系的引力将其撕裂成一条长达 27,000 光年的恒星河。现在，新研究观察了我们银河系被吞噬的残余物，表明它并非诞生于我们这个宇宙角落——这些独特的起源可以帮助我们了解银河系的早期形成。

这组不寻常的恒星群被称为“凤凰流”，因其所在的星座而得名。它就是所谓的恒星流：一条细长的恒星链，曾经是一个球状星团，是一群密集聚集的古老恒星。

银河系光环外围有大约 150 个已知球状星团，这是一片寒冷而稀疏的空间。但当研究人员检查凤凰星团内数十颗明亮的红巨星的化学成分时，他们注意到了一些奇怪的现象：它们的“金属丰度”异常低，这是比氢和氦更重的元素的简称。

据帕萨迪纳卡内基天文台天文学家、周三发表在《自然》杂志上的这篇最新论文的合著者 Ting Li 称，天文学家估计星团应该有一个所谓的“金属丰度底线”，这意味着星团在没有一定数量的金属存在的情况下就无法形成。问题就在这里：凤凰流恒星的金属丰度仅为太阳的 0.3-0.4%，这意味着星团远低于“金属丰度底线”。理论上，它不应该存在。那么为什么会存在呢？

“（低金属度）告诉我们，它一定是在与我们今天看到的所有球状星团不同的时间和地点形成的，”悉尼大学天文学家、这项研究的作者之一杰兰特·刘易斯 (Geraint Lewis) 说。他补充说，凤凰星团代表了上一代球状星团；它的恒星最终将被撕裂，混入银河系中其他普通恒星中。

为了弄清凤凰号的来源，悉尼大学博士生万振和一个国际研究小组利用英澳望远镜参与了南半球恒星流光谱调查，该项目致力于寻找和绘制银河系晕中的恒星流。这些恒星流对于天文学家所谓的恒星考古学特别有用——倒转宇宙时钟以重建我们银河系的组成。

银河系通过吞噬物质而成长。当一个密集的恒星群过于靠近银河系时，我们更大星系的引力会将其卷回。杰兰特说，合并结束后，被吞噬物体仅存的一些迹象就是蜿蜒穿过银河系的恒星流——来自早已消失的星团的一小部分恒星。凤凰流可能就是这样来到我们银河系的。

然而，球状星团究竟是如何形成的，这仍是一个宇宙之谜。根据刘易斯的说法，我们目前的理解表明，在早期宇宙中，气体云坍缩并点燃，基本上“一次性”形成了一百万颗恒星。新发现挑战了这一观点，表明即使在宇宙中此类元素少得多的时候，它们也出现了。“我们在这里看到的是，它们并不是同时或在同一地点形成的——看起来它们有上一代，”刘易斯说。

哈佛-史密森天体物理中心研究员安娜·博纳卡（Ana Bonaca）表示，这一发现令人兴奋，但她并未参与这项研究。“我希望这只是冰山一角：在我们银河系周围数十个类似的恒星流中，可能还有更多来自早期宇宙的信使。”

搜寻凤凰号兄弟姐妹的迹象已经开始。为此，研究人员希望欧洲航天局的盖亚太空船或备受期待的詹姆斯·韦伯太空望远镜等先进的太空观测站能够推动发现类似的低金属物质，见证银河系的动荡历史。

“通过观察其他恒星流，我们可以计算出有多少物质被吞噬以及何时吞噬，”刘易斯说。“然后我们可以把所有这些碎片拼凑在一起，得出我们银河系如何诞生的总体图景。”