研究人员确定了大多数恒星诞生的银河系边缘

马耳他大学的研究人员和国际合作者精确绘制了银河系恒星形成区的终点位置。该发现于 2026 年 4 月发布，揭示了该极限发生在距离银河系中心约 35,000 至 40,000 光年的地方，其特征是恒星年龄分布呈 U 形模式。

该团队利用 LAMOST 和 APOGEE 光谱巡天的信息，结合盖亚卫星的精确测量，分析了超过 100,000 颗明亮巨星的数据。这项工作为数十年来困扰银河考古学的问题提供了明确的答案：银河系到底在哪里停止创造新恒星。

U形图案揭示了恒星形成的极限

数十亿年来，银河系从内到外不断发展。密集的中心区域首先开始形成恒星，而外围区域最近才开始形成恒星。因此，年轻的恒星集中在远离中心的地方，而年老的恒星则在靠近中心的地方占主导地位。这种预期的模式会持续到一个临界点。

在距银河核大约 35000 至 40000 光年之间，趋势发生逆转。在那里，随着距中心距离的增加，恒星再次老化。年龄图形成一个典型的 U 形——最年轻的恒星占据最深点，而较老的恒星出现在内部和外部边缘。通过将这种模式与银河系演化的复杂计算机模拟进行比较，科学家们证实这是银河系恒星诞生区域的真正终点。

“通过绘制恒星年龄在整个圆盘上的变化情况，我们现在有了一个明确且定量的答案，”该论文的主要作者、目前在因苏布里亚大学工作的卡尔·菲泰尼博士解释道。数据显示，在这个截止点，恒星形成的效率急剧下降。

径向迁移解释了边缘之外的恒星

一个明显的问题出现了：如果恒星形成在这个极限下如此剧烈地减慢，为什么还会有超越这个极限的恒星呢？答案在于径向迁移，这是恒星在与银河螺旋波相互作用时逐渐远离其诞生地的过程。

正如冲浪者在海浪上滑行一样，恒星从星系的旋臂中获得动量，并随着时间的推移移动到更远的距离。这个过程是渐进的、随机的。移动距离更远的恒星需要更长的时间才能到达那里，这解释了为什么边界之外最远的恒星往往是最古老的。这些不是因星系碰撞而抛出的物体——它们保持着几乎圆形的轨道，表明其内部起源。

兰开夏大学这项研究的合著者维克多·P·德巴蒂斯塔教授说：“关键的一点是，外盘中的恒星几乎处于圆形轨道上，这意味着它们一定是在盘中形成的。” “这些并不是散落在坠落卫星星系中的恒星。”

分析工具促进发现

该研究结合了三个基本要素，达到了前所未有的精度。首先，通过地面光谱法测量恒星年龄。其次，来自盖亚卫星的天体测量数据，该卫星正在以前所未有的详细程度绘制银河系地图。第三，在超级计算机上运行高级模拟来验证观测解释。

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通过关注主盘内的恒星，研究人员分离出了由内而外生长的特征，将其与影响恒星分布的其他过程分开。日内瓦大学的 Laurent Eyer 教授强调了这种协同作用的重要性：“盖亚正在履行其承诺。通过将其数据与地面光谱和星系模拟相结合，它使我们能够破译银河系形成的历史。”

计算机模型证实，当恒星形成速度急剧减慢且较老的恒星向外迁移时，U形年龄模式就会自然出现。这强化了这样的结论：U 确实标志着恒星形成盘的边缘。

是什么控制着这个边界仍有待调查

尽管边界的位置现已明确，但该点恒星形成突然减少的确切原因仍在调查中。出现了两个主要假设。银河系的中心棒可以通过引力效应导致气体在一定半径处积聚。或者，银盘的外曲率可能会弯曲，破坏新恒星形成所需的条件。

马耳他大学项目主管约瑟夫·卡鲁阿纳教授强调了方法上的进步：“现在可用的数据使日益精确的恒星年龄成为破译银河系历史的强大工具，开创了关于我们银河系的发现的新时代。”

银河观测的未来

未来的 4MOST 和 WEAVE 等巡天将提供更详细的恒星光谱观测。这些活动将帮助天文学家完善测量并更好地了解塑造银河结构的物理机制。

这项研究表明，测量恒星年龄曾经是一项艰巨的技术挑战，如今已成为探索宇宙历史的有力工具。通过追踪数十亿年来恒星如何形成和迁移，科学家们逐渐清楚地了解了银河系如何产生并演化成目前的结构。

该研究涉及多个机构的研究人员：

• 马耳他大学
• 因苏布里亚大学
• 兰开夏大学
• 日内瓦大学
• 上海交通大学