金牛座的畢星團(tuán)闖入一位“不速之客”

出品：科普中國

作者：胡卿順 韓曉紅（中國科學(xué)院新疆天文臺(tái)）

監(jiān)制：中國科普博覽

金牛座是黃道十二星座之一，包含了兩個(gè)著名的疏散星團(tuán)——畢星團(tuán)和昴星團(tuán)。這兩個(gè)疏散星團(tuán)的內(nèi)部成員，互相都是老熟人了，它們之間有著相似的年齡、化學(xué)豐度等等。但是在某一天，有一位不速之客闖入了畢星團(tuán)，那就是闖入星。

疏散星團(tuán)的不速之客——闖入星

畢星團(tuán)位于金牛的眼睛處，昴星團(tuán)位于金牛的脖子處。

出品：科普中國

作者：胡卿順 韓曉紅（中國科學(xué)院新疆天文臺(tái)）

監(jiān)制：中國科普博覽

金牛座是黃道十二星座之一，包含了兩個(gè)著名的疏散星團(tuán)——畢星團(tuán)和昴星團(tuán)。這兩個(gè)疏散星團(tuán)的內(nèi)部成員，互相都是老熟人了，它們之間有著相似的年齡、化學(xué)豐度等等。但是在某一天，有一位不速之客闖入了畢星團(tuán)，那就是闖入星。

疏散星團(tuán)的不速之客——闖入星

畢星團(tuán)位于金牛的眼睛處，昴星團(tuán)位于金牛的脖子處。

（圖片來源：stellarium）

畢星團(tuán)的“畢”字，在古漢語中指“帶網(wǎng)的棍子”。這個(gè)名字其實(shí)來源于星團(tuán)的外形，該星團(tuán)內(nèi)最亮的恒星們會(huì)排列成一個(gè)V字型，像是古時(shí)候抓兔子的網(wǎng)。畢星團(tuán)距離我們大約143光年，是銀河系內(nèi)距離地球最近的一個(gè)疏散星團(tuán)。

位于金牛座的畢星團(tuán)

（圖片來源：stellarium）

像是昴星團(tuán)、畢星團(tuán)這樣的疏散星團(tuán)，誕生于同一片分子云中，其內(nèi)部的恒星年齡相仿，化學(xué)豐度基本上相同。這意味著疏散星團(tuán)是一個(gè)“單一血統(tǒng)”的恒星集群，但是這個(gè)集群中也會(huì)有非原生成員星的闖入，我們把這群不速之客叫做“闖入星”。

“闖入星”是原本疏散星團(tuán)的入侵者，具有明顯異于疏散星團(tuán)的純種恒星成員的特性，比如年齡、化學(xué)豐度等。

闖入星的入侵，可能是被迫的？

闖入星并不是一出生就入侵了疏散星團(tuán)，它們?cè)诔蔀槿肭终咧?，要?jīng)歷很長的過程。它們的前身可能是年老的或者已經(jīng)死亡的大質(zhì)量恒星。很多時(shí)候它們大部分是以場(chǎng)星的形式存在。

那場(chǎng)星又是什么呢？其實(shí)就是經(jīng)過長時(shí)間演化的小質(zhì)量恒星，在星團(tuán)演化中獲得了足夠多的動(dòng)能，逐漸移動(dòng)至星團(tuán)邊緣，最后可以脫離星團(tuán)，成為場(chǎng)星。場(chǎng)星在銀河系的主要組成部位銀盤的薄厚盤上均有分布。

由于疏散星團(tuán)在銀盤上是以往復(fù)跨越銀盤的方式繞著銀心（銀河系的中心）運(yùn)動(dòng)，對(duì)沿途所遇的場(chǎng)星會(huì)產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，因此，當(dāng)遇到恒星集群，場(chǎng)星會(huì)被擾動(dòng)，被動(dòng)進(jìn)入這些目標(biāo)變成闖入星，隨著疏散星團(tuán)一起運(yùn)動(dòng)和演化。

對(duì)于傳統(tǒng)意義上的疏散星團(tuán)而言，從誕生至我們今天所觀測(cè)的狀態(tài)，已經(jīng)經(jīng)歷了至少上百萬年，甚至千萬年的演化。在這段時(shí)間，入侵星可能趁著疏散星團(tuán)在銀盤上運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)進(jìn)入星團(tuán)內(nèi)部，與其單一血統(tǒng)的恒星成員混在一起，并且在運(yùn)動(dòng)學(xué)特征上與星團(tuán)的成員星保持一致。

隨之演化或來去匆匆——闖入星的命運(yùn)與歸宿

正如我們前文所說，闖入星通常是一類年老的恒星，甚至是年老的矮星。它本身的演化一般是很緩慢的。當(dāng)它與疏散星團(tuán)的成員星混在一起時(shí)，可能會(huì)被星團(tuán)的引力捕獲，跟隨該星團(tuán)一起慢慢演化。但是，如果入侵者僅僅只是闖入星團(tuán)的外部，沒有被其引力俘獲，它可能會(huì)在一段時(shí)間之后脫離星團(tuán)，繼續(xù)成為一顆場(chǎng)星。

終將逃離的畢星團(tuán)不速之客

由于闖入星的行蹤總是來去匆匆，而且小小的一顆闖入星對(duì)整個(gè)星團(tuán)的影響實(shí)在太小，所以發(fā)現(xiàn)一顆闖入星實(shí)在不是一件簡單的事。中科院新疆天文臺(tái)光學(xué)天文與技術(shù)應(yīng)用研究室科研人員基于蓋亞空間科學(xué)衛(wèi)星第三次釋放數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)畢星團(tuán)內(nèi)存在一顆低速的闖入星。

通過分析發(fā)現(xiàn)，這顆星明顯偏離畢星團(tuán)的視向速度和化學(xué)豐度。并且通過模擬，科研人員發(fā)現(xiàn)，該闖入星極有可能是在過去兩百萬年內(nèi)侵入星團(tuán)。同時(shí)，科研人員推測(cè)，如果不發(fā)生其它意外事件，它將在未來兩百萬年內(nèi)逃離其宿主星團(tuán)。

可見，其到來是意外，離去則是命運(yùn)歸宿。

闖入星與其宿主星團(tuán)的成員星在過去兩百萬年至未來兩百萬年時(shí)間段內(nèi)的三維空間投影分布，圖中紅色五角星表示闖入星。

（圖片來源：中國科學(xué)院新疆天文臺(tái)）

結(jié)語

同一個(gè)疏散星團(tuán)中的成員不論年齡、化學(xué)豐度以及運(yùn)動(dòng)學(xué)特征都很相近，對(duì)于研究恒星演化而言，疏散星團(tuán)是不可多得的天體。疏散星團(tuán)中的闖入星，對(duì)于理解疏散星團(tuán)的演化過程具有重要意義。

不過，目前受觀測(cè)條件還有技術(shù)的限制，闖入星不那么容易被發(fā)現(xiàn)。不過我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們會(huì)在某些星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)一定規(guī)模的闖入星，能幫助我們更好地理解星團(tuán)的演化。

參考文獻(xiàn)：

[1] https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac8355

編輯：孫晨宇