襁褓中的球状星团
著：
Kelsey Johnson
译：
Shea
在银河系中藏有早期宇宙的化石。在银晕中大约有150个球状星团，它们差不多和宇宙本身同样的年老。而且不仅仅是银河系，其他大质量星系中球状星团也是无处不在。球状星团就有极大的质量和极高的密度，因此天文学家正致力于弄清楚它们诞生的物理条件。现在，天文观测为球状星团形成的早期阶段研究带来了曙光。
按照球状星团形成的早期理论，宇宙中原初物质的坍缩形成了球状星团。但是，哈勃空间望远镜的观测显示这一理论需要较大的修订。星暴星系的高分辨率图像显示其中含有大量的超级星团（见图1）。它们可能是年轻的球状星团吗？从这十几年的数据来看，回答是肯定的。
[图片说明]：（图1）星暴星系Henize 2-10。这张哈勃空间望远镜照片中的点状源被认为是年轻的球状星团。
从球状星团的时标来看，超级星团是极为年轻的。但是，从恒星形成的角度来看，球状星团脱离孕育它们的物质的那一刻才是最有趣的。为了研究星团形成的早期阶段，我们必须运用星团中单个大质量恒星的有关知识。
如果球状星团的演化和单个大质量恒星的演化是平行的话（见图2），那么我们预计最年轻的球状星团应该深藏在极高密度的电离气体中，而且这些电离气体又被高温尘埃茧所包围。
[图片说明]：（图2）球状星团和单个大质量恒星的平行演化模型。浅蓝色框中标出的河外星系中星团的演化阶段还没有被观测所证实。
为了研究球状星团的诞生，我们必须使用长波探测手段，因为长波可以穿过尘埃茧。强大的射电望远镜，例如甚大天线阵（Very Large Array，VLA），是探测诞生中的球状星团的理想工具。寻找这些极为年轻的星团的方法是搜寻被年轻炽热恒星电离的高密度区域。在不同的射电波段都能探测到这些区域。
通过这种方法，在一些星系（例如，Henize 2-10（见图3）和NGC 5253）中发现了一批球状星团。从它们的射电光度判断，这些星团已经具有了原球状星团的所有特质，包括预期的质量、半径和密度。
[图片说明]：（图3）年轻的星团。这张照片是由双子星望远镜拍摄的中红外Henize 2-10像和VLA的2cm射电像合成而来。在射电和中红外波段都很明亮，但是在可见光波段不可见。其中箭头所指的就是年轻的球状星团。
对星团年龄的估计取决于对压力的计算和相应的统计分析。这些方法虽然还不成熟，但是它们的结果都认为这些星团的年龄小于100万年。
双子星（Gemini）和凯克（Keck）望远镜的中红外观测证实了这些襁褓中的球状星团，同时发现包围这些星团的热尘埃茧占据了寄主星系的大部分红外辐射。
这些星团有极高的恒星形成率，在恒星形成后仅仅留下极少量的气体和尘埃。如此高的恒星形成率对于星团的生存是至关重要的。大质量恒星强大的瓦解作用会驱散星团中剩余的物质，如果星团初始物质中大部分是气体，那么当物质被驱散时，星团就是开放的了。如果要成为一个球状星团，那么就必须要有极高的恒星形成率。
也许并不奇怪，质量最大的年轻球状星团是最早被发现的。但是，除非对于星团的形成有质量限制，否则从单个恒星到原球状星团的质量都应该是连续分布的。事实可能确实如此。年轻星团质量的连续分布已经开始出现，而且这些星团的最大质量可能与其寄主星系的整个恒星形成率有关。
这一关系可能是统计上的（有越多的星团形成，出现大质量星团的可能性就越高），也可能是物理上的（大质量星团形成于高压区，而较高的压力又能促使恒星的诞生）。理论可能更倾向于后者，大质量球状星团的形成需要极大的压力。
现在我们已开始知道球状星团在什么地方和是怎样形成的。通过对单个恒星和大质量星团形成环境的研究，我们还会获得进一步的认识。随着扩展甚大天线阵（Expanded Very Large Array，EVLA）和大型毫米波天线阵（Atacama Large Millimeter Array，ALMA）的投入使用，在下一个十年中我们可以更好的回答这些问题。
[Science 2002年8月2日]
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[图片说明]：（图2）球状星团和单个大质量恒星的平行演化模型。浅蓝色框中标出的河外星系中星团的演化阶段还没有被观测所证实。
[图片说明]：（图3）年轻的星团。这张照片是由双子星望远镜拍摄的中红外Henize
2-10像和VLA的2cm射电像合成而来。在射电和中红外波段都很明亮，但是在可见光波段不可见。其中箭头所指的就是年轻的球状星团。