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银河系发现罕见星团,充满寿命极短的红超巨星

2024-08-28科学

作为恒星演化过程其中一个阶段,红超巨星(RSG)寿命仅数百万年,而在银河系找到一个充满红超巨星的星团更是不可思议。

银河系有许多疏散星团,但并非所有都受到天文学家同等程度关注,比如距离地球约24,000光年、名为Barbá 2的星团一直没有人探索。

因此当天文学家最近利用盖亚卫星定睛一看,才惊讶发现Barbá 2星团竟然充满红超巨星。

红超巨星拥有令人生畏的大小、能量,其宽度为太阳数百倍,亮度达太阳100万倍,但这也代表红超巨星燃料燃烧速度比太阳快许多,一般来说,主序星寿命约100亿年,而用生命在燃烧的红超巨星寿命只持续数百万年。

银河系已知有1,100多个红超巨星,但找到富含红超巨星的星团却极为罕见,研究人员表示,以红超巨星为主的星团通常为拥有大量恒星的年轻疏散星团,它们多在同一时间由同一团塌缩气体尘埃云形成,代表天文学家可以确认星团年龄,比较较老的红超巨星与较年轻的蓝色恒星特性,一次性提供大量红超巨星特性资讯,否则研究孤立的红超巨星是项巨大挑战。

此外,大质量恒星在耗尽核心氢燃料后开始坍缩,最初能维持至少太阳1.44倍质量(钱德拉塞卡极限),产生足够压力使核心的氦与较重元素融合,赋予恒星新生命力。

等氦气耗尽,同样过程重复进行,恒星将一次又一次塌缩并融合越来越重的元素,直到核心变成铁核,引发大规模超新星爆炸炸毁外层,最后走上两条路之一:成为中子星,或成为黑洞。

科学家一直想更确定大质量恒星经历超新星爆炸后转变成中子星或黑洞的分界线,充满红超巨星的疏散星团将成为探索中子星、黑洞形成细节的理想目标,研究星团内恒星如何或为何不能成为红超巨星,对理解大质量恒星演化具重要意义。

团队模型还表明,红超巨星数量与星团质量直接相关,具一定质量的星团通常存在5 个红超巨星,因此在星团内看到2~8个红超巨星都不罕见。

(首图为银河系红超巨星之一「人马座VX」,来源:Celestia,GPL, via Wikimedia Commons)