130億年古老星團正被銀河系緩慢撕裂

一個星團周圍逃逸的恒星表明，即使是古老、看似堅不可摧的星體系統，在銀河系中心附近也會緩慢瓦解。

球狀星團常被描述為早期銀河系古老且緊密的“化石”。人們一直認為，這些密集的恒星團已經存續了數十億年，并且保持不變。然而，新的觀測表明，其中至少有一些遠非穩定。天文學家現已捕捉到一個這樣的星團——NGC 6569，它正將其恒星不斷流失到銀河系的中心核球中。

該研究通過詳細的恒星“指紋”揭示，這個擁有130億年歷史的星團正在被銀河系的引力緩慢撕裂，并以可測量的速率將恒星“喂”給周圍的核球。研究作者指出：“我們對NGC 6569進行了首次寬視場、中分辨率的光譜巡天。我們的發現提供了證據，表明NGC 6569正通過潮汐剝離過程活躍地失去恒星。”這一發現為球狀星團如何隨時間溶解并重塑銀河系的恒星構成，提供了罕見而直接的證據。

探測星團隱藏的恒星流失

NGC 6569距離地球約35，500光年，位于銀河系擁擠的中心核球深處（這是銀河系中數百萬顆恒星擠在狹小空間內的區域）。它的質量相對較大，約為太陽質量的23萬倍，并且其所含恒星的金屬豐度高于許多其他球狀星團。

研究這類星團非常困難，因為核球區域恒星密集，很難區分哪些恒星屬于星團，哪些只是過客。為了克服這一挑戰，研究人員使用了英澳望遠鏡作為“銀河系核球潮汐逃逸恒星巡天”項目的一部分。該巡天的目標是了解球狀星團如何在銀河系中心附近的強大引力作用下緩慢瓦解。

研究人員收集了NGC 6569內部及周圍303顆恒星的中分辨率光譜。這些光譜揭示了恒星的化學成分以及它們的運動速度。通過將這些信息與精確的運動數據結合，研究團隊得以識別出那些曾經屬于星團、但現在正逐漸漂離的恒星。

發生了多少流失？

這種方法讓天文學家識別出了40顆位于星團主體之外的恒星，距離其中心7到30角分。這些恒星具有與NGC 6569相同的化學和運動特征。這些恒星被解釋為真正的潮汐碎片——被銀河系的引力潮汐從星團中拉出來的恒星。其中五顆似乎構成了環繞星團的微弱碎片暈。

團隊還將仍束縛在星團內的恒星與周圍的場星進行了比較。他們發現，附近約有35%的恒星與NGC 6569的運動特征一致，這表明該星團正嵌在自己被剝離出去的物質之中。通過結合化學數據和動力學模型，研究人員估計，NGC 6569正在以每百萬年損失約1到1.5個太陽質量的速度流失恒星，這相當于在10億年間損失其總質量的約5.6%。

為何這項球狀星團發現很重要？

這些發現有助于解開天文學中一個長期存在的謎題。理論模型早就預測，銀河系中心附近的球狀星團會隨時間推移失去大部分質量，但清晰的觀測證據一直很少，尤其是對于核球內的星團。雖然大約四分之一的暈族球狀星團顯示出潮汐尾，但由于極端擁擠和塵埃遮擋，這種特征在核球星團中很少被探測到。這項研究表明，潮汐剝離不僅在核球內可能發生，而且正在活躍地進行。

結果還表明，像NGC 6569這樣的球狀星團，通過持續不斷地向核球“捐贈”恒星，在構建銀河系核球的過程中扮演著重要角色。

然而，這項研究也存在局限。關于該星團正穿過其自身潮汐碎片構成的管狀結構的觀點仍然是一個假說，需要通過能夠模擬星團長期演化的詳細N體模擬來檢驗。

接下來，研究人員計劃將這種化學-動力學方法擴展到其他核球星團。通過這樣做，他們希望更清晰地描繪出有多少球狀星團正在緩慢溶解，以及銀河系中心恒星群體中有多少來自這些古老的恒星系統。研究作者總結道：“將這種方法擴展到完整的MWBest樣本，最終將闡明球狀星團溶解在構建銀河系核球過程中的累積作用。”

該研究已發表在arXiv預印本平臺上。

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