“宇宙壁花”可能掌握着球状星团起源的关键

“宇宙壁花”可能掌握着球状星团起源的关键。图片来源：Unsplash/CC0 公有领域

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（Shreejaya Karantha）：天文学家利用计算机模拟研究了一类被称为“宇宙壁花”的星团，是否可能是我们今天在环绕星系观测的球状星团的长期追寻祖先。他们于6月25日发布在arXiv预印本服务器上的论文表明，集群的诞生地点及其旋转速度可能决定其命运。

球状星团是宇宙中最古老的天体之一。这些由数十万颗恒星组成的致密古老球体，已经绕着银河系运行了超过100亿年。然而，尽管它们年代久远且数量众多，一个基本问题从未得到完全解答：它们来自哪里？

天文学家长期以来一直怀疑它们是在早期宇宙中剧烈且富含气体的环境中形成的。但究竟是什么条件让某些星团能够在数十亿年的引力拉锯战中存活，而无数星团却被撕裂，至今仍是个谜。

这项由剑桥大学Floor van Donkelaar领导、合著者Lucio Mayer和Pedro R. Capelo的新研究，探讨了球状星团的起源。

每格对比了宇宙壁花（蓝色）和盘状星团（红色）在早期宇宙中出现的性质，并将其与当今银河系真实的球状星团（黑色方块）绘制出来。绿色三角形显示了来自另一个模拟的天体，也被确认为很可能的原球状星团。宇宙壁花与真实球状星团种群重叠，而盘状星团则明显偏移。图片来源：Floor van Donkelaar 等，arXiv（2026）。DOI：https://doi.org/10.48550/arXiv.2606.27426

研究人员利用名为MassiveBlackPS的高分辨率计算机模拟，比较了早期宇宙中两种恒星形成星团。第一个形成于星系旋转盘内，即大多数恒星形成的平坦湍流区域。第二种形成在环绕星系的弥漫气体中，较为安静、孤立，远离盘本身。研究人员称这些局外人为“宇宙壁花”。

他们发现，星团自转速度在决定其存活是否至关重要。盘状星团形成于已经快速旋转的银河环境中，且旋转速度极快。相比之下，宇宙壁花涵盖更广泛的动力学状态，从缓慢旋转到快速旋转。在这种多样性中，他们找到了一位值得信赖的候选人。

旋转缓慢的宇宙壁花子集密度较低，且其性质与现今的球状星团高度重叠。研究人员表示，这些是最合理的古代银河系团祖先。

另一个子集旋转更快，表现更像盘簇。它不太可能存活足够长的时间以形成球状星团。快速旋转的星系团更容易被宿主星系的潮汐力随时间撕裂。这些密度更高、旋转更快的系统也是失控恒星碰撞的自然候选地，甚至可能是大质量黑洞的种子。

进一步分析还揭示了气体含量与宇宙壁花旋转之间的联系。只有富含气体的壁花似乎旋转缓慢，且与已知的球状簇非常接近。油耗低的车旋转速度更快，更可能走不同且更短的命运。

研究人员指出，如果这些富含气体、缓慢旋转的壁花保持气体并继续形成恒星，它们也会自然产生现今球状星团标志性的化学复杂多代恒星群体。

“因此，类GC系统的出现并非星团形成的普遍结果，而是早期已确立的特定条件的结果，”团队在论文中写道。

团队提醒，模拟显示的是出生时的群体，而非追踪其全部进化，因此长期存活尚待确认。他们计划进一步深入观察新形成星团周围的气体动力学，以更好地理解每个星团初始旋转模式的决定因素。