鳳凰座星流：一群被時光遺忘的古老恆星

[peter]

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作者： 張桂蘭 7月 30, 2020

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。）

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最後一個所留下的遺骸，這種球狀星團的誕生環境與現今所見的其他球狀星團截然不同。

這種球狀星團族群在過去可能數量相當豐富，後來不斷被銀河系的重力作用撕扯破碎，原本的星團成員星逐漸融入銀河系各處。這意味著：星流這種現象的存在時間極短，隨時間過去而幾乎被消滅殆盡。但鳳凰座星流卻在永遠離散融入銀河系之前就近入銀暈中，所以還能苟延殘喘一陣子。

不過，目前並不清楚鳳凰座星流前身星團的起源及其在星系演化中所發揮的作用。Wan等人下一步要做的就是尋找鳳凰座星流是否有同類伙伴，以藉此探尋星系以及這類星團如何形成的課題，只是這些伙伴的殘骸可能都是非常昏暗的星流，要辨別出來並不容易，這些天文學家可得加油了。

https://www.scimex.org/newsfeed/the-stars-that-time-forgot


https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2020/07/30/stars-that-time-forgot-phoenix-stream-globular-cluster-metallicity.html

[peter]

https://www.cnbeta.com/articles/science/1009771.htm   

现在，一项新的研究，观察了这个被称为 "凤凰 "的意大利面条状恒星流，表明它的起源非比寻常。

这项研究于周三发表在《自然》杂志上，它研究银河系中像 "凤凰 "这样的恒星流，被称为 "南方恒星流光谱调查"。该调查使研究团队能够集中在凤凰球状星团上，它是2016年在2013年至2019年间扫描天空的暗能量调查中发现的。

凤凰曾经是一个漂亮的、干净的球状星团，由引力支撑在一起，直到它离银河系太近，被撕裂了。凤凰现在是一条长长的细流 它长27000光年，但直径只有150光年，所以它是一块大面条，之前的球状星团已经被银河系完全撕裂了。

刘易斯解释说，这股恒星流来自一个球状星团，由10万颗到几百万颗恒星组成的巨大球状集合，在一个被称为 "恒星光环 "的空间区域中围绕银河系运行。银河系中大约有150个这样的星团，它们为天文学家所熟知。但数十亿年前被撕开形成凤凰流的球状星团却很奇特，这股流来自一个根据我们的理解，本不应该存在的星团。

该团队检查了凤凰流内包含的十几颗明亮红色巨星的光谱，以了解它们的化学成分，并解读哪些元素构成它们。科学家所知的球状星团大多含有比氢和氦重的元素，这增加了它们的 "金属性"。事实上，研究球状星团的天文学家认为，它们有一个 "金属性底线"，低于这个点就不能形成球状星团。但 "凤凰 "由低金属性恒星组成，这意味着它起源的星团延伸到了金属性底线以下，它的化学富集度远低于所有其他存在的球状星团。

这表明球状星团起源于古代，当时宇宙还相当年轻，而现在这种环境已经不复存在。科学家已经捕捉到了凤凰星团的生命末期，被银河系的引力碾压成了我们今天看到的细细的面条流。

如果我们能在几十亿年前看一看银河系的光环，我们就会看到，会有更多像凤凰这样的天体，凤凰是其中最后的同类。最终，凤凰将消失。永远存在的引力效应将开始驱散高浓度的恒星，它的由恒星组成的光环将逐渐消失。凤凰再绕银河系一圈需要几亿到十亿年的时间，所以凤凰还将在附近徘徊一阵子 然后，再经过一两圈，它就会消失