中等年龄星团中的年龄弥散或被排除.PDF

中等年龄星团中的年龄弥散或被排除 一直以来，星团中的恒星被认为是同时形成的，这是因为星团里 所有的恒星都从同一片分子云中塌缩形成，而来源于第一代超大质量 恒星的高能光子会很快驱散分子云，尤其是第一代超新星爆炸的冲击 波会迅速地将所有剩余的气体吹走，从而使得星团的恒星形成过程迅 速停止。因此，当人们观测一个星团的恒星时，人们会发现它们的年 龄总是相同的。然而，近十余年来，人们对麦哲伦云星系中10亿到 30亿年的中等年龄星团观测却发现，事情似乎不那么简单。 恒星一生的大部分时间都在核心产生氢核聚变反应，以维持自身 发光发热，这样的恒星被称为主序星，它们分布在赫罗图（恒星有效 温度和亮度分布的二维图）的主序带上。当恒星核心的氢原子燃烧完 时，核心周围壳层的氢元素就开始燃烧，此时恒星就进入“转折区域”， 演化到“亚巨星”带上，年龄相同恒星组成的转折区域和亚巨星带都 十分狭窄。然 ，科学家对中等年龄星团的观测却发现，几乎所有的 中等年龄星团的恒星在赫罗图上都呈现出一个展宽的转折区域，这一 现象长期被解释为恒星的年龄存在3亿年左右的弥散（即它们不是同 时形成的）。 然 ，我们对NGC1651 星团的观测研究发现，尽管和其它星团一 样，它的主序转折区域看起来似乎存在很大的年龄弥散（约4.5亿 年），它的亚巨星支却十分狭窄，这标志着它根本没有任何年龄弥散： 如果星团是由年龄连续分布的星族组成，这些恒星应该同时分布在一 个展宽的亚巨星支上，令人惊讶的是，分析这些亚巨星分支的宽度表 明，它们的年龄弥散最多不会超过8000万年 （见图1）。而更令人惊 讶的是，在那些被断言存在年龄弥散的中等年龄星团中，有相当一部 分都展现出了狭窄的亚巨星分支，我们的证据有力地表明，呈现出展 宽转折区域的星团其成员星或依然是同时形成的。 由于几乎所有的恒星都在星团中组成，而绝大部分恒星会在形成 之后不久便立刻逃离到星系场中去，因此研究星团中恒星的形成过程 （是突然之间同时形成，还是在数亿年间陆陆续续形成）对理解整个 星系的动力学演化至关重要。而确定中等年龄星团是否普遍存在年龄 弥散，将影响到人们推测大小麦哲伦云过去是否存在导致持续恒星形 成的动力学事件。我们的工作有力地表明，对于中等年龄星团，它们 的恒星依然是同时形成的，这一结果为自然杂志的审稿人评价为“具 有终结近十年争论的重要意义”（相关工作：Li,C.,deGrijs,R.,Deng, L.,Nature,516,367）。 图1：星团NGC1651 内恒星在亮度－有效温度图 （赫罗图）上的分布及与恒星模 型的比较，左图为原始赫罗图，右图为将恒星分布平滑化之后的密度分布图。