[비즈한국] 金牛座的昴星團是一個即便用肉眼也能欣賞到的美麗星團。這個由新生、熾熱且蔚藍的恆星所組成的疏散星團，用肉眼觀察時，可以看到約六顆明亮的星星聚在一起。迄今為止，人類在銀河系中已經發現了超過1000個這樣的疏散星團。這僅僅是已發現的數量，天文學家推測，銀河系盤面中可能漂浮著近萬個疏散星團。
通常情況下，恆星並非獨自誕生。當巨大的分子云同時收縮時，該區域內會同時誕生出成百上千顆同年同月的恆星。如今觀測到的星團正是這樣形成的。乍看之下，填滿銀河系的無數星團似乎都是在各自的數千個氣體雲中獨立誕生的個體。
然而，天文學家最近揭開了銀河系星團隱藏的出生秘密。事實證明，這些漂浮在銀河系中的無數星團其實都誕生於同一個地方！它們原本都是在同一地點共同誕生的“家族星團”，但在數億年的時間裡，隨著恆星軌道變得雜亂無章，它們現在看起來就像是相隔遙遠且毫無關聯的獨立星團。
歐洲航天局（ESA）的蓋亞衛星正在繪製銀河系中數十億顆恆星的精確空間分佈圖。這個數量約佔銀河系所有恆星的1%。透過比較每顆恆星的細微位置變化，科學家還能追蹤它們在銀河系空間中移動的速度和方向。藉助蓋亞衛星繪製的超高精度銀河系地圖，天文學家現在能夠追蹤銀河系中的恆星從數億年前的過去到數億年後的未來，位置是如何變化的。
在此次分析中，天文學家以太陽系為中心，掌握了周圍3000光年內分佈的較近星團的分佈圖。該範圍內的星團數量為272個。研究人員追蹤了它們從約3億年前開始，各自在何處誕生並遷移至今的過程。結果令人驚歎：在272個星團中，高達57%（155個星團）的出生位置匯聚於僅有的三個地方！這些在僅三個巨大分子云中誕生的鄰居星團，在3億年的時間裡，軌道逐漸混亂並向四方擴散，以至於現在以太陽系為中心，散佈在半徑3000光年的各個角落。
根據這三個星團故鄉，天文學家將這些星團分類為：科林德135（Collinder 135）群、英仙座阿爾法（Alpha Persei）群和梅西耶6（Messier 6）群。在南天船尾座方向可以看到科林德135星團，附近氣體雲中孕育的家族星團包括NGC 2547、IC 2395等。在英仙座阿爾法星附近氣體雲中共同誕生的家族星團有IC 4665、IC 2602等。與梅西耶6星團同源的家族星團包括NGC 3228、IC 2391、Trumpler 10、NGC 2451A等。這些誕生後的星團在目前的地球夜空中，構成了金牛座附近以及天蠍座-半人馬座方向分佈的星團。
從距今約6億年前開始，英仙座阿爾法群和梅西耶6群最先開始形成星團。此後不久，在距今4.05億年前，科林德135群的星團也開始陸續誕生。最初存在的每一個原始氣體雲區域並不十分巨大。科林德135群區域的寬度約為160光年，英仙座阿爾法群區域約為290光年，梅西耶6群區域約為250光年。以各自誕生地為中心，在不足200光年的狹小區域內聚集生活的星團，隨著各自繞銀河系公轉的軌道移動，分佈逐漸散開。最終，它們分散在了目前寬達3000光年的廣大範圍內。
星團沿著銀河系圓盤劃出巨大的軌道，彼此之間的距離逐漸拉大。據推測，在歲月的流逝中，每個星團中總共發生了近200次超新星爆發。超新星爆發向四面八方留下的衝擊波痕跡，將環繞在太陽系周邊宇宙空間的星際物質吹向外圍。這在以太陽系為中心的一定範圍內，形成了一種星際物質密度相對較低的巨大泡沫區域。這被認為是目前透過射電觀測所觀察到的、以太陽系為中心、呈圓形花生狀的空曠區域——即“本星系泡（Local Bubble）”。
在本星系泡附近還可以發現另一個巨大的結構。由於衝擊波的吹拂，存在一種星際物質密度較高的圓形牆狀結構，被稱為巨大牆體GSH 238+00+09。根據此次分析，製造出太陽系周邊本星系泡的近200次超新星爆發，似乎也共同創造了這堵巨大牆體。
在本次分析中追蹤的每個星團的位置變化過程，已透過3D模型進行了非常詳細的展示。
https://cswigg.github.io/cam_website/swiggum_2024_interactive/fig2_interactive.html
https://cswigg.github.io/cam_website/swiggum_2024_interactive/fig1_interactive.html
透過上述連結，您可以親自從不同角度切換視角，對比從過去到現在，太陽系周圍星團的分佈是如何變化的。如果能親眼確認這些誕生於僅有的三個有限源頭的恆星，如今看起來竟如毫不相干的個體般分散在四面八方的過程，相信您一定會重新感受到銀河系是一個多麼充滿活力的世界。
在追蹤太陽系周邊星團的動態歷史時，有一個事實尤為令人深思：我們的太陽孤零零地漂浮在宇宙空間中，周圍沒有任何恆星簇相伴。這非常奇怪。太陽極有可能是在很久以前，與其他恆星一起在巨大氣體雲收縮過程中同時誕生的眾多恆星之一。如果是這樣，太陽周圍理應存在許多在相似地點、相似時間共同誕生的鄰居恆星。換言之，太陽理應隸屬於某個星團。然而，太陽卻是一顆不屬於任何星團、獨自遊蕩在宇宙中的“唯我獨尊”之星。
尋找那些可能與太陽在同一故鄉誕生、失散的“兄弟恆星”的努力一直在持續。區分恆星出身背景最可靠的方法是比較構成恆星大氣的化學成分組成。如果在周圍發現化學成分與太陽非常相似的恆星，則可以推測它們很有可能是很久以前在同一個氣體雲中利用相似材料凝聚而成的兄弟星。
迄今為止，已經發現了數十顆被認為是太陽失散兄弟的恆星。其中一顆是距離大力神座方向約110光年外的HD 162826。這顆恆星的質量比太陽重約15%，算是太陽的“重型兄弟”。更近些時候，有觀測報告指出，距離孔雀座方向約185光年外的HD 186302也是太陽失散的兄弟星。但也有反駁觀點認為，該恆星的軌道目前已大幅偏離太陽繞銀河系公轉的軌道，從動力學歷史來看，它不太可能是太陽的兄弟。曾經有分析認為梅西耶67星團很可能是太陽誕生的故鄉，但隨著近期精密觀測的深入，這種可能性已大幅降低。
遺憾的是，太陽在像現在這樣離家出走、獨自漂泊之前究竟出生於何處，至今尚未被準確查明。天文學家們仍在繼續追蹤太陽真正的故鄉。太陽究竟是因為什麼才變得如此孤單？而為什麼這個問題如此重要？
追蹤太陽準確的故鄉星團，不僅超越了太陽的身世之謎，還能為我們提供關於地球及生命起源意想不到的答案。或許正是因為太陽是不屬於任何星團的恆星，才能在更長的時間裡穩定地孕育出適合生命生存的行星？也就是說，太陽孤獨的現狀，反而成了其身邊能夠存在地球這樣美麗的生命寶庫的意外幸運？更進一步推測，或許很久以前在太陽誕生的故鄉星團各處，生命物質就已經形成，並隨著演變傳遞到了地球，才造就了今天的地球。也就是說，如果找到了太陽出生的故鄉星團，我們或許能更容易地找到外星生命的痕跡。
如果今天填滿銀河系的無數星團的故鄉匯聚於僅僅兩三處，那麼太陽是否也誕生於其中的某個地方呢？隨著我們能夠追溯銀河系的誕生過程，期待有朝一日能夠追蹤到太陽乃至生命誕生的瞬間，揭開所有關於太陽身世的秘密。
參考
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07496-9
作者池雄培（Ji Woong-bae）是誰？他熱愛貓咪和宇宙。兒時在看過《銀河鐵道999》後，立志要將宇宙的美麗傳播給世人。目前在延世大學銀河演化研究中心及近宇宙論實驗室研究銀河透過相互作用演化的課題，並透過演講和寫作進行多種科學傳播活動。著有《썸 타는 천문대》（曖昧天文臺）、《하루 종일 우주 생각》（整天想宇宙）、《별, 빛의 과학》（星，光的科學）等書。