天文小道

澳洲雪梨大學（University of Sydney）博士生Zhen Wan和他的指導教授Geraint Lewis等人，利用位在澳洲新南威爾斯（New South Wales）的英澳望遠鏡（Anglo-Australian Telescope），測量鳳凰座中一股恆星的運動速度，結果在銀河系邊緣發現一個破碎的球狀星團遺骸，推測可能是在至少20億年前被我們銀河系扯碎的結果。由於是位在鳳凰座方向，因此稱為鳳凰座星流（Phoenix stream）。讓這些天文學家驚訝的是：這個星流中的恆星的金屬豐度（metallicity）比其他類似的球狀星團還低很多，強烈顯示鳳凰座星流潰散前的原星團應該是同類型星團中的最後殘存者，而且其起源和演化都與現今已知的其他球狀星團不同。相關論文發表在自然（Nature）期刊中。（註：比氫與氦還重的一律統稱為重元素或金屬元素，恆星含有的重元素比例稱為金屬豐度。） 鳳凰座星流：古老球狀星團的遺跡 銀河系中已知的球狀星團約有150個，每個都是由數十萬到上百萬顆恆星所組成的龐大球狀集團，絕大部分球狀星團位在銀河系的銀暈中，環繞銀河中心公轉。這些球狀星團大都相當古老，見證過去數十億年來的銀河系成長過程。 大霹靂（the Big Bang）後所製造的最原始化學元素就是氫和氦，其他的重元素基本上都是通過恆星內部核融合反應和超新星爆炸而製造出來的。所以在恆星的世代更替中，金屬豐度愈高，代表恆星誕生的年代愈接近現代，反之金屬豐度愈低，代表恆星誕生的時間愈早。 圖說：（左圖）藝術家想像的鳳凰座球狀星團被銀河系扯碎後形成的纖薄星流。（右圖）藝術家描繪，天文學家針對隸屬於離散的鳳凰座星團中明亮的紅巨星進行化學組成的測量。Credit: James Josephides, Swinburne Astronomy 以往的銀河系球狀星團觀測結果，發現其成員星富含早期星體製造出來的重元素。現行相關理論認為這既然與更早期星體有關，那麼應該不可能發現不具有重元素的球狀星團，反過來說，若金屬豐度低於某個下限的條件下，不可能形成球狀星團。現在，鳳凰座星流打破了這個理論假說，因為星流中恆星的金屬豐度就在這個「下限」以下，本來是個「不可能存在的球狀星團」。但，它就是存在！那麼，顯然現行球狀星團形成理論是有問題的。 其中一種可能的解決方案就是：鳳凰座星流是一種已「絕種」的球狀星團族群中的...

位在金牛座臉部的畢宿星團（Hyades）個疏散星團，距離僅約150光年遠，是離地球最近的星團，以肉眼就能看見星團中的許多成員星。天文學家分析蓋亞（Gaia）觀測衛星測量的畢宿星團成員星以及已經逃離星團的恆星的速度資料，發現這個星團正步入毀滅階段，大約在3000萬年後，這個星團就會徹底瓦解，相對於畢宿星團已約6.8億歲的年齡而言，這個毀滅時間顯得非常短。 像畢宿星團這樣的疏散星團，大約是由數百至數千顆恆星所組成，因彼此間的重力束縛而聚在一起，繞著星團的共同質心的旋轉運動。但因為疏散星團的結構很鬆散，若受到質量最大的恆星發生超新星爆炸衝擊、被鄰近經過的大型氣體雲推擠、星團內恆星間的重力交互作用使質量較小的恆星被甩出去、整個銀河系的重力拉扯等等，都會讓疏散星團開始潰散。事實上，疏散星團很少能撐過10億歲生日。 畢宿星團已經比許多疏散星團長壽了，天文學家是在2018年第一次觀測到星團即將瓦解的訊息。當時透過蓋亞觀測資料，德國與奧地利天文學家組成的研究團隊發現已有大量恆星脫離這個星團。這些脫離星團的恆星在星團前後方形成兩道尾流，這是天文學家第一次在疏散星團附近觀測到這樣的現象。畢宿星團的這兩道尾流各綿延長達數百光年，而星團本身的直徑也不過僅有65光年而已。 劍橋大學（University of Cambridge）Semyeong Oh等人分析研究這個星團流失成員的過程。他們估計畢宿星團剛誕生時，總質量應高達1200倍太陽質量，但現在只剩下300倍太陽質量。事實上，前後兩道尾流中的恆星總量超過畢宿星團現在擁有的成員數，而且星團還在流失成員中，星團擁有能束縛成員星的重力愈來愈弱，又導致有更多的成員星能逃離星團，形成一個惡性循環。 不過，參與發現尾流的天文學家Siegfried Röser指出：現在就說能定出星團末日會精確發生在什麼時候還太早，得透過電腦模擬恆星的質量、位置和速度後，才能得出比較精準的答案。 Oh等人認為：導致畢宿星團即將瓦解的罪魁禍首應該是銀河系。就像月球會導致地球發生潮汐，讓面對月球和背對月球兩側的海面升高，銀河系作用在畢宿星團上的潮汐力也一樣，會讓靠近銀河中心一側的恆星受到的重力拉扯，比遠離銀心一側的恆星多，這將讓畢宿星團整體結構更加鬆散。 不過，即使在星團瓦解後數百萬年，這些恆星還是會持續以相近的位置和速度在太空中移動，所以還是有機會能以位置-速度的方式偵...