馬耳他大學的研究人員和國際合作者精確地繪製了銀河系恆星形成區的終點。該發現於 2026 年 4 月發布，揭示了該極限發生在距離銀河系中心約 35,000 至 40,000 光年的地方，其特徵是恆星年齡分佈呈 U 形模式。
該團隊利用 LAMOST 和 APOGEE 光譜巡天的信息，結合蓋亞衛星的精確測量，分析了超過 100,000 顆明亮巨星的數據。這項工作為數十年來困擾銀河考古學的問題提供了明確的答案：銀河係到底在哪裡停止創造新恆星。
U形圖案揭示了恆星形成的極限
數十億年來，銀河系從內到外不斷發展。密集的中心區域首先開始形成恆星，而外圍區域最近才開始形成恆星。因此，年輕的恆星集中在遠離中心的地方，而年老的恆星則在靠近中心的地方占主導地位。這種預期的模式會持續到一個臨界點。
在距離銀河核約 35,000 至 40,000 光年之間，趨勢發生逆轉。在那裡，隨著離中心距離的增加，恆星再次老化。年齡圖形成一個典型的 U 形——最年輕的恆星佔據最深點，而較老的恆星出現在內部和外部邊緣。透過將此模式與銀河系演化的複雜電腦模擬進行比較，科學家證實這是銀河系恆星誕生區域的真正終點。
「透過繪製恆星年齡在整個圓盤上的變化情況，我們現在有了一個明確且定量的答案，」該論文的主要作者、目前在因蘇布里亞大學工作的卡爾·菲泰尼博士解釋道。數據顯示，在這個截止點，恆星形成的效率急劇下降。
徑向遷移解釋了邊緣之外的恆星
一個明顯的問題出現了：如果恆星形成在這個極限下如此劇烈地減慢，為什麼還會有超越這個極限的恆星呢？答案在於徑向遷移，這是恆星在與銀河螺旋波相互作用時逐漸遠離其誕生地的過程。
就像衝浪者在海浪上滑行一樣，恆星從星系的旋臂中獲得動量，並隨著時間的推移移動到更遠的距離。這個過程是漸進的、隨機的。移動距離更遠的恆星需要更長的時間才能到達那裡，這解釋了為什麼邊界之外最遠的恆星往往是最古老的。這些不是因星系碰撞而拋出的物體——它們保持著幾乎圓形的軌道，表明其內部起源。
蘭開夏大學這項研究的合著者維克多·P·德巴蒂斯塔教授說：“關鍵的一點是，外盤中的恆星幾乎處於圓形軌道上，這意味著它們一定是在盤中形成的。” “這些並不是散落在墜落衛星星系中的恆星。”
分析工具促進發現
該研究結合了三個基本要素，達到了前所未有的精確度。首先，透過地面光譜法測量恆星年齡。其次，來自蓋亞衛星的天體測量數據，該衛星正在以前所未有的詳細程度繪製銀河系地圖。第三，在超級電腦上執行進階模擬來驗證觀測解釋。
透過關注主盤內的恆星，研究人員分離出了由內而外生長的特徵，將其與影響恆星分佈的其他過程分開。日內瓦大學的 Laurent Eyer 教授強調了這種協同作用的重要性：“蓋亞正在履行其承諾。通過將其數據與地面光譜和星系模擬相結合，它使我們能夠破譯銀河系形成的歷史。”
電腦模型證實，當恆星形成速度急劇減慢且較老的恆星向外遷移時，U形年齡模式就會自然出現。這強化了這樣的結論：U 確實標誌著恆星形成盤的邊緣。
是什麼控制這個邊界仍有待調查
儘管邊界的位置現已明確，但該點恆星形成突然減少的確切原因仍在調查中。出現了兩個主要假設。銀河系的中心棒可以透過引力效應導致氣體在一定半徑處積聚。或者，銀盤的外曲率可能會彎曲，破壞新恆星形成所需的條件。
馬耳他大學計畫主管約瑟夫·卡魯阿納教授強調了方法上的進步：“現在可用的數據使日益精確的恆星年齡成為破譯銀河系歷史的強大工具，開創了關於我們銀河系的發現的新時代。”
銀河觀測的未來
未來的 4MOST 和 WEAVE 等巡天將提供更詳細的恆星光譜觀測。這些活動將幫助天文學家完善測量並更了解塑造銀河結構的物理機制。
這項研究表明，測量恆星年齡曾經是一項艱鉅的技術挑戰，如今已成為探索宇宙歷史的有力工具。透過追蹤數十億年來恆星如何形成和遷移，科學家逐漸清楚地了解了銀河系如何產生並演化成目前的結構。
該研究涉及多個機構的研究人員：
- 馬爾他大學
- 因蘇布里亞大學
- 蘭開夏大學
- 日內瓦大學
- 上海交通大學