科学家模拟球状星团形成过程，分子云形成管道，为恒星注入能量

在宇宙中，恒星之间的距离非常遥远，留下了巨大的真空区域。不过，还是会有一些恒星聚拢在一起，形成一个庞大的天体结构——星团。

顾名思义，星团就是大量恒星构成的集体，比星系小得多，但是恒星密度非常高。天文学家根据形状，将星团分为球状星团和疏散星团。

据科学家目前的观测，银河系内有160个球状星团。通常我们认为，球状星团拥有着最古老的恒星，它们大多数都是和银河系一起形成的，代表着银河系最古老的历史。

不过，最近的研究显示：我们对于球状星团可能有一些误解，有些球状星团也有很多年轻的恒星。更令人惊讶的推测是：很多球状星团甚至有可能是被银河系吞噬的矮星系的星系核！科学家们由此提出了疑问：球状星团到底是怎么形成的？

（图片说明：哈勃太空望远镜拍摄的球状星团M2图像）

由于球状星团普遍比疏散星团要更大，因此科学家们一直认为球状星团的形成需要一些特殊的环境，比如密度极高的星际尘埃等等。但实际观测显示：大星系中往往拥有着大量的球状星团，那么球状星团的形成应该不是那么难。理论和实际出现了完全相反的情况，令科学家们困惑不已。

有科学家利用计算机模拟了球状星团形成的过程，结果显示：足够的原料确实更有利于球状星团的形成。而这里所说的原料，就是分子云。

分子云是星际云的一种，这里物质非常密集，允许分子的形成，它们是天体形成的基础。当初我们的太阳系，就是来自于一片星云的坍缩。为了模拟球状星团的出现，科学家们以银河系中最巨大的分子云建模，想要看看这些质量达到太阳数千万倍的分子云，会造就出怎样的产物来。

模拟开始后，星际气体很快就坍缩成为丝状结构。这些气体细丝就像导管一样，将物质送入中心附近的密集区域。最密集的区域形成了最多的恒星，这也是大质量星团形成的地方。

同时，在分子云的边缘，还有一些较小的星团形成。不过，它们并不能独立存在太久，在大约500万年后，它们全都会合并到一起，形成更大的星团。模拟显示：最终形成的星团只有一半来自于星际气体的坍缩，另外一半则是来自于小星团的合并。

在星团形成的过程中，有一个因素不能忽略，那就是大质量恒星所扮演的角色。这些天体非常暴躁，而且过河拆桥，在吞噬了大量原料形成了自己庞大的身躯后，就开始利用自己剧烈的恒星风将周围物质全部吹开。同时，恒星被“点燃”后会迅速提升周围的温度，导致周围气体热胀冷缩，而分子云中少量的较重元素吸热效果更好，更是加速了这个过程。所有这些因素，都会阻止恒星进一步的成长。

为此，科学家们做了两组不同条件的模拟。其中一个条件是让模型里的重元素与我们目前在宇宙观测到的数据相匹配，也就是模拟现在的宇宙条件；另一个条件就是把重元素的含量降低到1/10，这样可以模拟相对早期的宇宙——我们知道，重元素都是在恒星死亡后形成的，因此早期的宇宙含有的重元素自然比现在低。这也意味着，如果我们眺望宇宙深处的球状星团时，就会发现它们比附近的球状星团更大，因为它们形成的时间更早。

（图片说明：科学家模拟的分子云坍缩为星团的过程，左侧采用现代宇宙的数据，左侧为古老宇宙的模型）

结果显示，含重元素比较多的模型所产生的恒星确实比另一种要小一些，这正符合科学家剔除掉重元素加速了氢和氦膨胀进而阻止恒星继续成长的理论。但令他们惊讶的是，这些重元素所起到的作用似乎并没有那么大。现代宇宙模型产生的星团拥有着20万倍太阳质量，另外一种模型的质量为太阳的80万倍。二者仅有4倍之差，远比科学家们想象的要小。

除了利用大质量的分子云进行模拟以外，他们还以小质量分子云进行了建模。结果也完全符合预期：形成的球状星团相对更小一些。

当然，这不是最终的目的，科学家想要发现的，是二者之间的规律。模拟结果显示，建模时的分子云质量和模拟结果中球状星团的质量呈现出很简单的线性关系，这表明球状星团的形成极大程度上受到分子云质量的影响，其他因素的影响作用很小。想要形成较大的球状星团，只要原料足够就可以，并没有想象中那么难。

球状星团是宇宙中最早期的恒星集合之一，它们在宇宙只有10年寿命的时候就出现了，记载着宇宙的历史。同时，很多科学家认为，很多球状星团有可能是产生中等质量黑洞的摇篮，而中等质量黑洞对于科学家来说还非常神秘，知之甚少。

我们目前发现的球状星团还非常少，科学家们将会持续观测，寻找更多球状星团。也许下一代望远镜詹姆斯·韦伯会给我们一些帮助，不过鉴于它任务繁重，恐怕这项工作会往后拖很久吧……