我們居住在一個巨大的螺旋形星系中，它閃耀著數千億顆恆星的光芒，這個龐然大物是如此巨大，以至於至少有二十幾個較小的星系圍繞它旋轉。但是，這個巨大的實體是如何產生的呢？線索來自銀河系最古老、最明智的恆星——那些位於恆星暈中的恆星，星系暈是包裹著太陽所在的明亮星盤的星系組成部分。
暈星之所以突出，是因為它們是在超新星爆炸將大量重元素散射到星系之前形成的，因此暈星的鐵含量很少。最亮的暈星成員是貧鐵球狀星團，這些壯觀的天體可以將數十萬顆古老的恆星聚集到一個僅幾十光年寬的球體中。
現在，哈勃太空望遠鏡發現一顆單獨的暈星甚至比這些古老的星系城市還要古老，因此是銀河系誕生時遺留下來的理想的時間膠囊。“這是一項非常出色的工作，”英國劍橋大學的天文學家格里·吉爾摩說，他與研究人員沒有隸屬關係。“他們已經盡了最大努力。”
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮訂閱以支援我們屢獲殊榮的新聞報道。 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
儘管其重要性，恆星暈僅佔銀河系總質量的千分之一。儘管星系暈延伸遠遠超出星盤，但它的大部分恆星比我們更靠近星系的中心，因此球狀星團在靠近銀河系中心的星座中大量存在，例如天蠍座和人馬座。
不列顛哥倫比亞省維多利亞大學的天文學家唐·範登伯格和他的同事測量了天秤座中兩顆暈星的年齡。這兩顆星都不屬於球狀星團，並且都是次巨星——恆星正在從我們的太陽閃耀的主序星階段過渡到紅巨星階段，此時恆星會大得多。天文學家之所以選擇這些恆星，是因為在給定的溫度下，不同年齡的次巨星具有不同的光度，因此測量後者可以揭示前者。
範登伯格的團隊使用哈勃望遠鏡確定其中一顆名為 HD 140283 的暈星距離地球約 190 光年。該距離揭示了該恆星發出的光量。恆星演化的模型表明，該恆星應該在 143 億年的年齡達到這種光度。這比138 億年曆史的宇宙略老，但恆星年齡的不確定性為 8 億年，因此沒有衝突。
然而，這顆恆星比具有相同化學成分的球狀星團要古老得多。“我認為存在真正的年齡差異，”範登伯格說。該星團名為 M92，位於武仙座，年齡僅為 125 億年左右，比該恆星年輕約 15 億年。兩者都具有相同的低鐵丰度，約為太陽的二百五十分之一。
另一顆名為 HD 132475 的恆星也是如此，它更年輕且鐵含量更豐富。它距離我們約 320 光年，年齡約為 126 億年——比球狀星團 M5 年長約 10 億年，後者的鐵丰度約為太陽的三十分之一，與這顆單獨的暈星相符。因此，正如天文學家在 9 月 10 日出版的《天體物理學雜誌》上報告的那樣，這兩顆恆星顯然都形成於它們所類似的星團之前。“這在天體物理學上是有道理的，”吉爾摩說。他解釋說，早期，星系可能無法形成大的星團，而只能形成單獨的恆星和小恆星群。恆星在氣體雲坍塌時形成。但是，要坍塌，雲必須冷卻；在現代銀河系中，碳原子和氧原子會輻射熱量，使雲冷卻到冰點溫度。但是，早期的星系幾乎沒有碳或氧。因此，吉爾摩說，只有在超新星將這兩種關鍵元素拋入太空之後，像球狀星團那樣宏大的事物才能出現。因此，銀河系形成的第一個天體是單獨的恆星。
不過，這一新發現僅基於兩顆恆星。“我們必須謹慎，”範登伯格警告說。幸運的是，情況很快就會好轉，因為歐洲航天局的蓋亞號宇宙飛船正在測量無數恆星的距離，包括暈中的次巨星。“我們將從擁有兩顆恆星轉變為擁有 2000 萬顆具有精確數字的恆星，”吉爾摩說。“這將改寫這本書。”
到本十年末，蓋亞號的資料應該會證實或駁斥這項新工作。通過後院望遠鏡觀察，球狀星團是非常壯觀的景象，但星系最早時代的更具說服力的線索可能來自散佈在其暈中的孤獨恆星。