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猎户座每隔500万年掀起一波造星浪潮

恒星诞生于气体云中,这些气体云往往构成庞大的复合体,在数百万年间不断孕育出一代又一代新恒星。这种生产如何展开,很能说明背后的驱动力是什么。恒星形成是随机进行的,还是遵循可以重建的模式?新恒星是否由老恒星触发——老恒星的星风和爆发压缩了周围的气体?

论文指出,目前尚无共识:2022年的一篇综述几乎没有找到连贯模式的证据。要把松散、零散的年轻星群足够精细地区分开来,直到有了**盖亚(Gaia)**卫星才成为可能,它能测量全天恒星的位置和运动。

隔壁的先例

在邻近的天蝎—半人马(Scorpius-Centaurus)复合体中,2023年发表的一项研究发现了空间和时间上的连贯结构,包括数次恒星形成增强的事件,它们相隔约500万年,由内向外扩散,显然是由早期恒星的反馈所驱动。同样的规律在猎户座——离我们最近、研究得最透彻的恒星形成区——也成立吗?

维也纳大学的Alena Rottensteiner、João Alves及其同事,与巴塞罗那、布拉格、剑桥(马萨诸塞州)以及欧洲南方天文台的研究人员合作,利用了一份根据盖亚数据建立的猎户座最新普查:47个星群,年龄在150万到2500万年之间,共有11,996个可靠成员,每个星群的年龄都用同一种方法推算。在这项研究中,“星团”指的是恒星在统计上的过密区域,并不一定是受引力束缚的群体。

四波浪潮

这些年龄并不平滑。按恒星数量加权后,它们形成四个峰,分别位于640万、1130万、1620万和2140万年,间隔分别为500万、480万和520万年。每个峰包含的恒星都比前一个更多。

猎户座星群年龄分布的两条曲线,分别按恒星数和星群数加权,标出了相隔约500万年的四个峰P1至P4。

猎户座47个星群的年龄分布,按成员数量加权(上)或不加权(下);图中标出了四个峰及其间隔。——图1,Rottensteiner等(2026),arXiv:2610.00481。

作者对自己的结论措辞谨慎:

  • 最近的两个峰,位于640万和1130万年,可以在统计上被定位,合计包含约59%的恒星,并且在对数据重抽样和改变年龄拟合方式后依然存在。一项多峰检验在10%的水平上拒绝了恒星分布为单一平滑隆起的假设。
  • 较老的两个峰,位于1620万和2140万年,虽然可见,但目前还无法证明其稳健性。较老的星群已经失去了约三分之一的成员,这些成员已经漂离,从而削弱了信号。
  • 在10,000个模拟的平滑演化历史中,只有不到0.5%产生了像这样规则的三个间隔。作者强调,这是关于他们图中各个峰的陈述,“并不是断言确实发生过四次不同的事件”。

他们还检验了这一方法本身不会制造出这种模式。分组步骤只使用位置和运动,不使用年龄。而年龄网格在时间的对数上等间距分布,不可能在时间本身上产生等间距的峰。诞生于同一波的星群也往往彼此相邻:68%的星群的最近邻属于同一个峰,而如果随机分配峰,这一比例只有34%。

节拍相同,舞步不同

与天蝎—半人马不同,猎户座在整个复合体范围内并没有呈现单一的由内向外扩散的模式。团队发现的是局部序列:三条候选的星群链,沿着链的方向越来越年轻,其中一条从猎户座A分子云延伸到猎户座腰带的恒星,长约130秒差距;另有两个由相关星群构成的区域。其中两条链起始于一个名为“猎户座壳层(Orion Shell)”的膨胀空腔内部,并向外越来越年轻。

作者认为这与反馈驱动的恒星形成并不矛盾。猎户座比天蝎—半人马质量更大,残留的气体多得多,而且它最大的一次爆发是最近的一次,而天蝎—半人马的高峰出现在1500万年前。更多的气体和更多大质量的年轻恒星,为更复杂的相互作用留下了空间:反馈可以把气体压缩成新恒星,也可以把气体云吹散。

被掩埋的恒星,未知的节拍

仍深埋在尘埃中的非常年轻的恒星没有出现在盖亚的普查中——约有1,850到2,430个候选者。它们可能会增加第五个、更近期的峰,但不会改变已发现的四个峰。绝对年龄还取决于所采用的恒星模型,误差可达100万到300万年。

剩下的,是在两个独立的恒星摇篮中都看到的一种节律。作者写道:“约500万年间隔的成因仍是一个谜”;它可能与恒星反馈在气体中传播的速度有关,这个问题留待进一步研究。

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