球狀星團通常被描述為早期銀河系的古老、緊密結合的化石,長期以來人們相信這些密集的星球保持不變,已經存在了數十億年。然而,新的觀測結果顯示,至少有些球狀星團的穩定性遠不如預期。天文學家目前捕捉到了其中一個星團 NGC 6569,這個星團正積極地將其星星拋向銀河系的中心隆起。研究顯示,這個已有 130 億年歷史的星團正被銀河的引力慢慢撕扯,並以可測量的速度將星星輸送到周圍的隆起中。
研究作者指出:「我們對 NGC 6569 進行了首次廣域中分辨率光譜調查。我們的發現提供了證據,表明 NGC 6569 正在通過潮汐剝離主動失去星星。」這一發現為球狀星團隨時間溶解的過程提供了罕見的直接證據,並重塑了銀河系的恆星族群。
NGC 6569 距離地球約 35,500 光年,位於銀河系擁擠的中心隆起中,這是一個數百萬顆星星擠壓在小空間內的區域。它的質量相對較大,約為太陽質量的 230,000 倍,並且包含的重元素比許多其他球狀星團更豐富。由於隆起中星星密集,研究這類星團的難度較高,難以分辨哪些星星屬於該星團,哪些是路過的星星。
為了克服這一挑戰,研究人員利用英澳望遠鏡(AAT)作為銀河隆起額外潮汐星星調查(MWBest)的一部分。該調查的目標是了解球狀星團如何在銀河中心的強大引力下慢慢破裂。研究人員收集了 303 顆星星在 NGC 6569 及其周邊的中分辨率光譜,這些光譜揭示了星星的化學成分以及它們的運動速度。
這種方法使得天文學家能夠識別出 40 顆位於星團主體外的星星,這些星星在距離中心 7 到 30 弧分鐘的區域,與 NGC 6569 共享相同的化學和運動特徵。這些星星被解釋為真正的潮汐殘骸——已被銀河的引力潮汐拉出星團的星星。其中五顆星星似乎形成了一個微弱的殘骸光環,環繞著星團。研究團隊還比較了仍然束縛於星團的星星與周邊場星,發現約 35% 的附近星星與 NGC 6569 的運動共享,這表明該星團嵌入在自身被剝離的物質中。
通過結合化學數據和動態建模,研究人員估算 NGC 6569 正以每百萬年損失約一到一點五個太陽質量的速度失去星星,這在十億年內相當於星團總質量的約 5.6%。這些發現有助於解開天文學中的一個長期難題。理論模型早已預測,靠近銀河中心的球狀星團應該隨時間喪失大部分質量,但明確的觀測證據卻非常稀少,尤其是在隆起中的星團。
雖然約四分之一的光暈球狀星團顯示出潮汐尾,但由於極度擁擠和塵埃,這類特徵在隆起星團中很少被檢測到。這項研究顯示,潮汐剝離不僅在隆起中是可能的,還在積極發生。結果也表明,像 NGC 6569 這樣的球狀星團在逐步向銀河系的隆起捐贈星星方面發揮著重要作用。
然而,該研究也有其局限性。星團在其自身潮汐殘骸的管道中移動的想法仍然是一個假設,並需要通過詳細的 N-body 模擬來測試這一假設,以便能夠建模星團的長期演變。接下來,研究人員計劃將這種化學動力學的方法擴展到其他隆起星團。通過這樣做,他們希望能夠更清晰地描繪出有多少球狀星團正在慢慢溶解,以及銀河系中心的恆星族群中有多少來自這些古老的星系。
研究作者總結道:「將這一方法擴展到完整的 MWBest 樣本,最終將闡明球狀星團溶解在建立銀河隆起中的累積作用。」這項研究已發佈於 arXiv。




