【天文】韦伯与哈勃联合揭示特尔赞5复杂恒星形成史

美国和欧洲科研团队利用NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜与NASA/ESA哈勃太空望远镜的联合观测，确认位于银河系内核隆起区的恒星系统特尔赞5中存在四代不同年龄的恒星群体，显示其演化历史明显有别于典型球状星团。

古老恒星系统结构复杂

特尔赞5由土耳其裔法国亚美尼亚天文学家阿戈普·特尔赞于1968年发现，位于射手座，距离地球约1.9万光年，也被称为 ESO 520-27 和 2MASX J17480455-2446441。该系统包含数十万颗不同类型恒星，长期以来在结构和外观上被认为与球状星团相似。

2009年的研究首次指出，特尔赞5内部存在两类性质截然不同的恒星群体。2016年，哈勃望远镜的观测结果给出了这两代恒星的大致年龄：一代约形成于125亿年前，接近银河系组装时期；另一代约形成于50亿年前，略早于地球形成。这一结果当时已显示出特尔赞5的历史比典型球状星团更为复杂。

红外观测穿透尘埃

特尔赞5位于银河系恒星密集且尘埃严重遮蔽的内核隆起区域，给观测带来难度。韦伯望远镜的近红外成像能力使研究团队得以穿透尘埃，记录到比以往更多且更暗弱的恒星。

研究人员通过测量恒星的颜色和亮度，将其划分为不同年龄和化学成分的群体。韦伯能够为视场内每一颗恒星测量这些关键属性，其中既包括特尔赞5内部恒星，也包括与之无关的前景恒星。

为区分哪些恒星真正属于特尔赞5，团队依托哈勃望远镜的长期观测数据。哈勃在12年时间间隔内获取的多次曝光，使研究人员可以测量恒星的微小自行，从而判断其是否受特尔赞5引力束缚，或属于银河系隆起背景恒星。

“韦伯的新近红外观测结合哈勃的档案数据，为我们提供了特尔赞5历史的更清晰图景，”博洛尼亚大学博士生乔尔贾·祖洛（Giorgia Zullo）表示。

四代恒星群体被确认

在综合韦伯和哈勃的数据后，研究团队在此前已知两代恒星的基础上，又发现了两类新的恒星群体：一代约形成于38亿年前，另一代约形成于25亿年前。

同时，研究人员以前所未有的精度重新确定了已知两代恒星的年龄，分别约为125亿年和47亿年。由此，特尔赞5被确认至少包含四个不同年龄的恒星群体，恒星形成活动跨越约100多亿年。

在此前仅有两代恒星被识别时，研究界尚无法排除特尔赞5在演化过程中与其他天体（如球状星团或巨大分子云）发生相互作用，从外部吸收气体和尘埃，从而触发第二轮恒星形成的可能性。随着四代恒星的确认，这类情形被研究团队认为不再适用。

保存超新星“化石记录”

除空间望远镜外，W. M. Keck天文台和欧洲南方天文台甚大望远镜对特尔赞5恒星化学成分的光谱测量也显示，不同恒星群体在元素丰度上存在明显差异。

“结合这些群体的年龄，星团保存了超新星逐步富集重元素的化石记录，”加州大学洛杉矶分校天文学家R. Michael Rich 表示。

观测结果显示，特尔赞5之所以能够形成多代恒星，是因为其在演化过程中保留了足够的原始物质。研究指出，该系统曾经历强烈的超新星爆发，产生的大量重元素被后续恒星世代吸收。在质量较小的系统中，这类爆发往往会将重元素以及残余气体和尘埃一并驱逐出系统，而特尔赞5的前身质量被认为足够大，能够留住这些物质，使恒星形成得以在数十亿年间持续发生。

研究团队据此认为，特尔赞5极有可能是一个更大质量恒星系统的残余部分，该系统最初形成于约125亿年前。该天体被认为在银河系隆起形成和演化过程中保持了相对独立的状态。

“出于某种原因，这个特殊的恒星团块独立于隆起形成，且在隆起形成过程中未被摧毁，”博洛尼亚大学天文学家弗朗切斯科·费拉罗（Francesco Ferraro）表示。他称，特尔赞5如今被视为银河系隆起的“化石碎片”，因为它类似于曾参与隆起形成的原始星团。

相关研究论文发表于《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）期刊，题为《韦伯太空望远镜揭示的特尔赞5多年龄恒星群体》（Webb unveils the multi-age stellar populations of Terzan 5），作者为 G. Zullo 等，刊号为 Astronomy & Astrophysics 709, A212，DOI：10.1051/0004-6361/202659349。