科學家首確認銀河系「造星工廠」邊界,距離銀心 4 萬光年
https://technews.tw/2026/05/06/milky-way-galaxy-star-forming-activity/天文學家用 10 萬顆恆星年齡,畫出一條銀河系多數恆星形成區域的邊界線──範圍距離銀心約 4 萬光年,並證實銀河系「由內向外成長」模式:新星出生後,再隨時間推移慢慢向銀河系外圍遷移。
有關「銀河系具體多大」的測量過程非常困難,畢竟銀河系沒有明確實體邊緣,而是慢慢淡入黑暗宇宙。但現在,一組國際天文團隊揭露一條銀河系孕育新恆星的明確邊界線,超過這個界線就沒有主要的恆星製造工廠。
一個星系並非在盤面各處均勻地誕生新恆星,而是和樹木年輪一樣由內向外擴張,恆星誕生始於中心密集區域,隨著時間推移,出生區沿著銀河系螺旋臂逐漸向外盤延伸,因此正常來說,越靠近銀河中心的恆星越老,越往外層恆星越年輕,銀河系同樣遵循這種預期模式,位於核球的恆星平均年齡約 100 億年,而位於外圍螺旋臂的恆星平均年齡 40~50 億年,包括太陽。
最近一群科學家分析銀河系 10 萬顆恆星年齡,發現「由內向外」的規律在距離銀河中心 35,000~40,000 光年處停止,超出這距離後規律開始反轉,恆星年齡開始變大,將此模式與星系模型比較後,研究人員正式找出銀河系恆星形成區域的邊界。
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本銀河系誕生恆星盤面外緣更靠近銀心
https://www.cnbeta.com.tw/articles/science/1565276.htm#google_vignette银河系中负责诞生新恒星的盘面区域,其外缘可能比此前模型预测的要更靠近银心。 通过精确测定超过10万颗巨星的年龄,国际研究团队首次清晰界定了银河系恒星形成盘的“边界”,发现最近发生恒星形成活动的区域并没有延伸到人们预期的那么远
现有星系演化模型通常认为,新恒星会在星系盘面上自内向外“接力”诞生,因此随着离银心距离增加,恒星平均年龄应该逐渐变小。 然而,该团队在观测数据中看到了两种截然不同的年龄变化趋势:在银河系内盘区域,恒星越往外越年轻;而当距离银心约4万光年左右时,这一趋势突然反转,外侧恒星反而更老。 由此形成了一条呈“U”形的年龄曲线,最年轻恒星集中在特定半径附近,这一结构被视为银河系恒星形成盘外沿的明显标记。
论文第一作者、因苏布里亚大学天体物理学家 Karl Fiteni 表示,银河系恒星形成盘究竟延伸到多远,一直是“银河考古学”中的开放问题,如今通过绘制恒星年龄随半径变化的精细分布,研究人员终于给出了一个定量、清晰的答案。 研究利用了两大恒星巡天数据:LAMOST-DR3 与 APOGEE-DR17,并结合 AstroNN 神经网络距离估计和 Gaia 高精度天体测量数据,样本选取主要限制在靠近银盘中面、轨道高度圆形的恒星,以尽可能凸显盘本身的内在属性。
研究人员将巨星的年龄与数值模拟结果结合,绘制出银河系中恒星年龄随半径变化的“指纹图”,清楚显示在约3.5万至4万光年处存在一条显著的结构边界。 这一特征在不同巡天数据中都十分稳定,与所采用的数据集无关,对应的半径也与星系盘中恒星密度剖面出现明显“折断”的所谓“折断半径”高度一致,被视为恒星形成盘的物理边缘。
合著者、马耳他大学天体物理学家 Joseph Caruana 指出,如今可获得的高精度恒星年龄数据,正在成为解读银河系历史的有力工具,推动我们进入一个利用恒星年龄重建本星系演化史的“新纪元”。 在这条盘缘之外,恒星形成活动显著衰减,盘面质量密度持续降低,但观测仍然发现了大量恒星存在,这就引出一个关键问题:如果外盘几乎不再形成新星,那这些恒星是如何出现在那里?
研究给出的答案是“径向迁移”。 恒星可以在星系盘中缓慢向外“漂移”,这一过程被形象地比喻为在银盘螺旋波中的“冲浪”:恒星像冲浪者借助海浪靠岸一样,抓住穿越星系的螺旋臂,引导自己逐渐离开诞生地,向更外侧运行。 由于这种迁移是缓慢且带有随机性的,距离越远,恒星完成迁移所需时间越长,因而在远离年龄“谷底”区域的最外侧,反而聚集着平均年龄最高的恒星。
观测与模拟显示,这一“折断半径”并非由太阳位置假设差异或其它巡天样本量不足等统计偏差造成,而是银河系盘结构的真实物理边界。 这一结果支持了银河系属于典型 II 型(下弯型)盘星系的观点,即在折断半径之外,恒星数目相较简单指数盘模型更为丰富,这种结构被认为源于恒星形成截断与径向迁移之间的竞争,并在恒星年龄分布上留下了“U”形的演化化石记录。
相关研究不仅进一步细化了我们对银河系形成和演化过程的认识,也为理解其它盘状星系提供了一条重要参照规则。 传统观点中较为“寂静”的银河系外盘,如今被重新描绘为一个在径向迁移、轨道共振以及逐渐衰减的恒星形成共同作用下演化的动态区域,其复杂引力互动不断重塑着这片曾被认为“边缘而平淡”的星系空间。