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银河系的中心藏着一块化石。不是恐龙骨头那种化石,是一团星星,125亿岁,比地球老

银河系的中心藏着一块化石。不是恐龙骨头那种化石,是一团星星,125亿岁,比地球老得多,几乎和银河系本身同龄。它叫Terzan 5,1968年被发现时,天文学家把它归类为球状星团,一种常见的老年恒星集合体,然后就没怎么再多想。

直到韦布望远镜和哈勃望远镜联手,把它的身世彻底翻了出来。

球状星团有个显著特征:里面的恒星基本同时诞生,化学成分也差不多,就像同一批出窑的瓷器。但Terzan 5不是这样。早在2009年,天文学家就发现它里面有两群截然不同的恒星。2016年哈勃给出了初步年龄估算,一群大约120亿岁,另一群只有50亿岁。两批恒星之间隔了70亿年,这在球状星团里闻所未闻。

问题在于,光有两代恒星还不够定性。也许Terzan 5只是在漫长历史中吞掉了一个路过的分子云或者撞上了另一个星团,外来物质触发了第二轮造星。这种解释虽然勉强,但不能排除。

现在可以排除了。韦布望远镜的红外视野穿透了银河系中心厚重的尘埃,把Terzan 5里更暗、更难观测的恒星一颗颗编录下来。同时,哈勃望远镜贡献了跨越12年的观测数据。12年里,恒星会发生极其微小的位移,天文学上叫自行运动。通过比对这些位移,研究团队才能分辨哪些星属于Terzan 5,哪些只是银河系核球里恰好挡在前面的路人。

两台望远镜的数据合在一起,答案清晰了:Terzan 5里有四代恒星,分别诞生于125亿年前、47亿年前、38亿年前和25亿年前。四次独立的造星事件,跨越100亿年。一次意外碰撞能解释两代恒星,但不可能解释四代。Terzan 5必须拥有一种持续的内在能力,能一次又一次地把造星原料留住。

这种能力来自质量。大质量恒星死亡时会发生超新星爆炸,把铁、镍等重元素抛射出去。轻量级的星团扛不住这种爆炸,气体和尘埃被炸飞,后续的造星也就断了。但Terzan 5的前身足够重,引力够强,能把爆炸产物兜住。这些富含重元素的残骸又变成下一代恒星的原料。W. M. Keck天文台和欧洲南方天文台甚大望远镜的光谱测量印证了这一点:四代恒星的重元素含量逐代递增,就像一份逐步加料的配方。

研究团队给Terzan 5起了个新名字:核球化石碎片。

主流理论认为,早期宇宙中的年轻星系拥有巨大的气体盘,气体盘碎裂成许多团块,各自形成恒星。这些团块随后向星系中心迁移,彼此碰撞、合并,最终搅成了我们今天看到的核球。绝大多数团块在这个过程中失去了独立身份,就像搅面糊时所有的小面疙瘩最终都化开了。

Terzan 5是那个没化开的疙瘩。

125亿年前它就形成了,正值银河系自身组装的年代。周围的同类纷纷被引力搅散、融入核球,它却始终保持着自己的边界,在银河系最拥挤的区域里独立存活到今天。博洛尼亚大学教授、韦布观测项目负责人 Francesco R. Ferraro 说:“我们现在把Terzan 5称为核球化石碎片,因为它与那些曾促成核球形成的原始团块相似。”

目前已知的同类天体只有一个:Liller 1,同样曾被当作球状星团,后来也被发现拥有多代恒星。银河系核球里还有40到50个球状星团等待检验,Ferraro的团队接下来会逐一排查,看看它们是真正的球状星团,还是和Terzan 5一样的化石碎片。

韦布望远镜在遥远的早期宇宙中已经拍到了一些具有类似团块结构的星系,比如萤火虫闪光星系。那些星系里一个个明亮的团块,可能就是Terzan 5在125亿年前的样子。区别在于,那些遥远星系里的团块我们只能远远看个轮廓,而Terzan 5就在银河系里,每一颗恒星都能被逐个分析。

银河系自己的建筑工地上,留下了一块没拆的脚手架。

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图源:NASA, ESA, CSA, STScI, G. Zullo (University of Bologna), F. R. Ferraro (University of Bologna),后期:A. Pagan (STScI)

信源:information"Webb and Hubble reveal history of relic of the Milky Way galaxy’s formation - New research shows that Terzan 5 contains four separate generations of stars, confirming it as the prototype of a “bulge fossil fragment”." www.esawebb.org, 16 June 2026