球状星团:古老恒星的养老院

球状星团是恒星的球形集合体,星团中的恒星受到引力的紧密束缚,恒星高度集中在球状星团的中心。半人马座欧米伽星团是第一个被发现的球状星团,它在古代就已经被观测到了,但是一直以来都被认为是一颗恒星,直到望远镜被发明出来以后才发现它是一个球状星团。

半人马座欧米伽星团是银河系质量最大的球状星团,内部具有1000万颗恒星,质量相当于400万个太阳质量,古人单凭肉眼就能够直接观察到它
半人马座欧米伽星团银河系质量最大的球状星团,内部具有1000万颗恒星,质量相当于400万个太阳质量,古人单凭肉眼就能够直接观察到它

球状星团几乎存在于所有的星系当中,像银河系这样的螺旋星系中,球状星团一般分布在银河系的银河晕部分,到目前为止,在银河系中已经发现了超过150个球状星团,未来可能还会发现更多。

球状星团的起源及其在星系演化中的作用尚不清楚。有些是它们的星系甚至宇宙中最古老的天体。星团通常被认为由一个星云同时形成的恒星的集合体,但几乎所有球状星团都包含在不同时间形成或具有不同成分的恒星。有些星团可能有多次恒星形成,有些可能是较大星系捕获的较小星系的残余物。

一个球状星团通常包含数十万颗金属丰度比较低的年老恒星组成,这些星团中几乎不含有气体或者尘埃,这预示着它们要么是很久之前就已经演变成恒星,或者是第一代恒星诞生的时候就把气体和尘埃吹出了星团。

球状星团核心的恒星密度非常高
球状星团核心的恒星密度非常高

既然星团中的恒星可以被视为一个小的集合体,那么说明球状星团中的恒星密度会更高,一般来说,一个球状星团的恒星密度为每立方秒差距里含有0.4颗恒星,但是在星团核心区域中密度可以增加到每立方秒差距中包含100~1000颗恒星,作为对比,太阳附近的恒星密度大约为每立方秒差距中含有0.1颗恒星。

也就是说,球状星团恒星和恒星之间的经典距离大约为1光年,但是在球状星团核心区域,恒星和恒星之间的距离只有1/3光年。

在过去有科学家向球状星团发射信号,他们觉得球状星团中的恒星密度很大,所以存在智慧生命的可能性更大,能够接收到地球人类信号的可能性更大。但是其实这种认知可能是错误的。

因为球状星团恒星之间的距离过近,所以其实不太适合行星的存在,不同呢恒星之间可能会受到周围其他恒星的引力扰动,如果存在行星的话,这些行星的轨道将会更加不稳定,平均而言,行星在球状星团中只能存在1亿年左右的时间。

球状星团中行星上看到的星空假想图,虽然球状星团中行星一般不能稳定存在,但是也不排除有一些行星能够稳定存在甚至最终有生命存在,如果这些系外行星上有生命的话,那么它们看到的星空也许是这样的。
球状星团中行星上看到的星空假想图,虽然球状星团中行星一般不能稳定存在,但是也不排除有一些行星能够稳定存在甚至最终有生命存在,如果这些系外行星上有生命的话,那么它们看到的星空也许是这样的。

大多数球状星团的半径都小于10秒差距(32.6光年),但是也有一些非常巨大的球状星团,比如Palomar 14是一个位于银河系边缘的球状星团,它的半径达到了25秒差距(81.5光年),但是它的质量只相当于6000个太阳质量,是一个比较松散的球状星团,而半人马座欧米伽星团则是银河系中质量最大的一个球状星团,它的半径比Palomar 14稍微小一些,只有75光年,但是它里面包含了大约1000万颗恒星,总质量相当于400万个太阳质量,虽然半人马座欧米伽星团距离地球有17090光年,但是却依然能够被古人类用肉眼直接观测到,它的视觉大小几乎和满月一样大。

绝大部分的球状星团中的恒星都很古老,有一些甚至能够追溯到宇宙大爆炸后形成的第一批恒星,所以球状星团中恒星普遍是金属丰度很低的恒星。根据科学家的观测,还没有已知的球状星团中有活跃的恒星形成区域,这也进一步说明球状星团是一个古老恒星的养老院。

银河系中的很多球状星团还具有逆行轨道,其中就包括半人马座欧米伽星团,这表明这些球状星团可能是被银河系捕获的一些矮星系的残余物。

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