天文學(xué)家首次較為明確地定位了銀河系恒星形成盤的邊緣。最新研究顯示，銀河系的恒星形成活動主要集中在距離銀心約4萬光年以內(nèi)，而在這一范圍之外，恒星雖然仍然存在，但多數(shù)并非在當(dāng)?shù)匦陆Q生，而更可能是從銀河系內(nèi)部逐步遷移而來。

按照盤狀星系的一般演化規(guī)律，恒星形成通常呈現(xiàn)“由內(nèi)向外”推進的特征：星系先在中心區(qū)域形成恒星，隨后恒星形成區(qū)域逐漸向外擴展。因此，通常距離中心越遠，恒星年齡越年輕。此次由卡爾·菲特尼領(lǐng)導(dǎo)、在約瑟夫·卡魯阿納和維克托·德巴蒂斯塔指導(dǎo)下完成的研究，對超過10萬顆巨星進行了分析，并結(jié)合先進的計算機模擬后發(fā)現(xiàn)，這一規(guī)律在距銀心約3.5萬至4萬光年的區(qū)域發(fā)生逆轉(zhuǎn)：超過這一距離后，恒星年齡反而再次變老。

研究團隊指出，這種變化形成了一個典型的“U形年齡分布”。曲線最低點對應(yīng)的區(qū)域，意味著恒星形成活動出現(xiàn)了陡然下降，也正因此被視為銀河系恒星形成盤的邊界。研究人員表示，銀河系恒星形成盤究竟延伸到多遠，長期以來一直是“銀河考古學(xué)”中的一個重要未解問題，而通過繪制恒星年齡沿銀盤變化的分布，如今這一問題終于獲得了較為清晰且可量化的答案。

在數(shù)據(jù)來源上，這項研究綜合使用了LAMOST和APOGEE兩項光譜巡天數(shù)據(jù)，以及歐洲航天局蓋亞衛(wèi)星的測量結(jié)果。研究對象主要是紅巨星分支恒星，因為這類恒星的年齡能夠被較高精度地估算。相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表在《Astronomy & Astrophysics》上。

至于邊界之外的恒星，研究人員認為它們大概率并非在原地產(chǎn)生，但也不是來自外來矮星系或衛(wèi)星星系的并合輸入。更合理的解釋是，這些恒星最初形成于銀河系內(nèi)部盤面，隨后在漫長時間中逐步向外遷移。研究團隊成員維克托·德巴蒂斯塔指出，外盤恒星大多運行在近圓形軌道上，這說明它們必須形成于銀盤本身，而不是來自外部系統(tǒng)。

研究人員形容，這一過程有些像沖浪者被海浪推向岸邊：銀河系旋臂激起的密度波會不斷推動恒星向外移動，并最終將它們“輸送”至更外側(cè)區(qū)域。由于遷移到更遠位置需要更長時間，最外緣的恒星因此也往往最為年老。正是這種向外遷移機制，造成了恒星形成盤邊緣之外恒星年齡重新上升的現(xiàn)象。

事實上，類似的U形年齡分布此前已在盤狀星系模擬中出現(xiàn)，也曾在其他星系的觀測研究中被間接推斷出來。這意味著，銀河系并非特殊個案，而是在遵循一種較為普遍的盤狀星系演化模式；此次識別出的邊界，很可能對應(yīng)著旋渦星系演化過程中的一種通用轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)。

不過，究竟是什么機制阻礙了這條邊界之外的恒星形成，目前仍無定論。研究人員提出兩種可能解釋：其一，銀河系中央棒狀結(jié)構(gòu)的引力可能將氣體約束在特定半徑內(nèi)；其二，銀河系邊緣區(qū)域存在明顯翹曲，這種彎曲結(jié)構(gòu)可能擾亂外側(cè)區(qū)域的恒星形成過程。

未來，新一代觀測設(shè)備有望幫助天文學(xué)家進一步厘清這一問題。其中包括歐洲南方天文臺的4MOST光譜儀——該設(shè)備已于去年10月迎來“首光”——以及加裝在加那利群島拉帕爾馬島威廉·赫歇爾望遠鏡上的WEAVE光譜儀。隨著銀河考古學(xué)研究不斷推進，科學(xué)家希望不僅能更深入理解銀河系的過去與未來，也能借此解釋更多類似星系的演化歷程。