銀河系“邊界”首次被定位 恒星誕生盤在距中心約4萬光年處明顯收縮

天文學家首次較為明確地定位了銀河系恒星形成盤的邊緣。最新研究顯示，銀河系的恒星形成活動主要集中在距離銀心約4萬光年以內，而在這一范圍之外，恒星雖然仍然存在，但多數并非在當地新近誕生，而更可能是從銀河系內部逐步遷移而來。

按照盤狀星系的一般演化規律，恒星形成通常呈現“由內向外”推進的特征：星系先在中心區域形成恒星，隨后恒星形成區域逐漸向外擴展。因此，通常距離中心越遠，恒星年齡越年輕。此次由卡爾·菲特尼領導、在約瑟夫·卡魯阿納和維克托·德巴蒂斯塔指導下完成的研究，對超過10萬顆巨星進行了分析，并結合先進的計算機模擬后發現，這一規律在距銀心約3.5萬至4萬光年的區域發生逆轉：超過這一距離后，恒星年齡反而再次變老。

研究團隊指出，這種變化形成了一個典型的“U形年齡分布”。曲線最低點對應的區域，意味著恒星形成活動出現了陡然下降，也正因此被視為銀河系恒星形成盤的邊界。研究人員表示，銀河系恒星形成盤究竟延伸到多遠，長期以來一直是“銀河考古學”中的一個重要未解問題，而通過繪制恒星年齡沿銀盤變化的分布，如今這一問題終于獲得了較為清晰且可量化的答案。

在數據來源上，這項研究綜合使用了LAMOST和APOGEE兩項光譜巡天數據，以及歐洲航天局蓋亞衛星的測量結果。研究對象主要是紅巨星分支恒星，因為這類恒星的年齡能夠被較高精度地估算。相關成果已經發表在《Astronomy & Astrophysics》上。

至于邊界之外的恒星，研究人員認為它們大概率并非在原地產生，但也不是來自外來矮星系或衛星星系的并合輸入。更合理的解釋是，這些恒星最初形成于銀河系內部盤面，隨后在漫長時間中逐步向外遷移。研究團隊成員維克托·德巴蒂斯塔指出，外盤恒星大多運行在近圓形軌道上，這說明它們必須形成于銀盤本身，而不是來自外部系統。

研究人員形容，這一過程有些像沖浪者被海浪推向岸邊：銀河系旋臂激起的密度波會不斷推動恒星向外移動，并最終將它們“輸送”至更外側區域。由于遷移到更遠位置需要更長時間，最外緣的恒星因此也往往最為年老。正是這種向外遷移機制，造成了恒星形成盤邊緣之外恒星年齡重新上升的現象。

事實上，類似的U形年齡分布此前已在盤狀星系模擬中出現，也曾在其他星系的觀測研究中被間接推斷出來。這意味著，銀河系并非特殊個案，而是在遵循一種較為普遍的盤狀星系演化模式；此次識別出的邊界，很可能對應著旋渦星系演化過程中的一種通用轉折結構。

不過，究竟是什么機制阻礙了這條邊界之外的恒星形成，目前仍無定論。研究人員提出兩種可能解釋：其一，銀河系中央棒狀結構的引力可能將氣體約束在特定半徑內；其二，銀河系邊緣區域存在明顯翹曲，這種彎曲結構可能擾亂外側區域的恒星形成過程。

未來，新一代觀測設備有望幫助天文學家進一步厘清這一問題。其中包括歐洲南方天文臺的4MOST光譜儀——該設備已于去年10月迎來“首光”——以及加裝在加那利群島拉帕爾馬島威廉·赫歇爾望遠鏡上的WEAVE光譜儀。隨著銀河考古學研究不斷推進，科學家希望不僅能更深入理解銀河系的過去與未來，也能借此解釋更多類似星系的演化歷程。