[비즈한국] 宇宙中发现的最重恒星究竟是哪一颗？对此一直存在争议。大麦哲伦星云位于南半球夜空，至今仍是幼年恒星活跃诞生的现场。我们甚至可以看到新生的恒星向四面八方喷射出强大能量，吹散尘埃云留下的痕迹。其中，有些云团被吹出的形状如同巨大的毒蜘蛛，因此得名“蜘蛛星云（Tarantula Nebula）”。
这里曾发现过一颗远超天文学家预想的超重恒星，名字叫R136。最初发现时，据推测其质量竟超过太阳的2000倍。但根据物理学常识，无论恒星质量再大，其上限通常不会超过太阳质量的100倍左右。这完全是不合常理的质量。
后来，科学家通过哈勃太空望远镜对麦哲伦星云进行了精密观测。下图是2009年10月20日哈勃拍摄的麦哲伦星云影像。通过哈勃更精细的观测，天文学家意识到R136实际上并非单一恒星，而是一个由多颗恒星聚集而成的星团。因为恒星在极小的空间内过度密集，导致最初无法将其区分开来。
在不足1光年、约0.6光年宽的范围内，聚集着无数恒星。实际上，其中至少有七颗以上的恒星，质量都超过了太阳质量的100倍。有趣的是，这是人类迄今为止发现的所有恒星中，囊括了第1名到第25名最重恒星的“窒息级”重力现场。在哈勃望远镜之前，由于视野模糊，人们将这些恒星混为一体，因此才产生了存在一颗2000倍太阳质量的“荒谬恒星”的错觉。
但这片区域的谜团并未就此结束。过去R136以“最重恒星聚集地”而闻名，如今它又获得了一个新头衔：拥有移动速度最快的“超高速星”的星团。
如果说詹姆斯·韦布空间望远镜发射前，哈勃是展现宇宙最清晰视野的“眼睛”，那么还有另一台空间望远镜正在默默执行着自己的使命，那便是“盖亚（Gaia）”。盖亚卫星在绕日轨道上与地球伴行，测量银河系中数亿颗恒星的精确距离与运行轨道。通过这些数据，科学家绘制出了周边数万光年范围内的恒星立体地图。它还能反向追踪每颗恒星的轨迹，预测过去它们在银河系中的位置，以及未来将如何移动，从而实现跨越时间的预判。
得益于卓越的性能，盖亚的目光并不局限于银河系内。距离银河系最近的矮星系——麦哲伦星云中的恒星也成了盖亚的目标。近日，天文学家基于盖亚的观测结果发现，居住在麦哲伦星云R136星团中的恒星正以惊人的速度移动。它们看起来像是要快速逃离星团。这种试图逃出星团的恒星被称为“逃逸星（Runaway stars）”。
正如前面所说，该星团是恒星诞生最活跃的区域之一，无数幼年恒星在此爆发性生长。这里聚集了70多颗超重的O型恒星以及向四周喷射巨大能量的狂暴沃尔夫-拉叶星。单是星团的总质量就超过了太阳质量的45万倍。由于在一个极小的空间内挤满了沉重的恒星，相邻恒星之间的重力相互作用导致轨道动荡。因此，偶尔会出现倒霉的恒星被甩出原有轨道，快速飞向星团外部。天文学家此前通过哈勃望远镜观测，就已经发现过该星团中的逃逸星。
然而，此次盖亚的观测数据将逃逸星的数量瞬间增加到了55颗。它们都在拼命逃离星团中心。令人震惊的是，此次确认的逃逸星数量竟占到了该星团已知恒星总数的三分之一。实际上，接近30%的成员正在集体大逃亡！
通过盖亚数据反向追踪各恒星的精密运行史，推测该星团历史上曾发生过两次大规模逃离。第一次浪潮发生在180万年前星团诞生之初，随着大量恒星瞬间爆发式形成，重力作用首次激增，大量恒星在那时被甩出星团。在经历了短暂的平静后，20万年前由于临近星团经过，引发了第二次浪潮。天文学家推测，2012年才被发现的周边星团正是“罪魁祸首”。在经历第二次浪潮后，星团内的恒星大多向同一方向集体涌出。
恒星的质量越大，寿命就越短。它们在短短几百万到几千万年的生命终点，会伴随着巨大的超新星爆炸而消失。从原有星团中逃脱并游荡在星系空间的逃逸星，可能成为银河系内随时随地会爆炸的“定时炸弹”。天文学家推测，如果这些逃离故乡在宇宙空间游荡的恒星从远古时代就已存在，它们或许正是引发宇宙整体电离——即“再电离”过程的主角。
飞向宇宙各个角落的这些定时炸弹式恒星最终发生爆炸，向周围宇宙空间喷射出强烈的紫外线。特别是当逃逸星深入尘埃云中并发生爆炸时，会将其周围气体云中的原子大量电离。
麦哲伦星云是伴随着人类历史及科学进步的惊人现场之一。天文领域的许多伟大发现都源于麦哲伦星云。最初在南半球航行时，探险家麦哲伦看到了天空中模糊的云状星团，麦哲伦星云从此成为航海者的向导。进入1900年代，它向人类展现了内部多变的变星面貌。得益于天文学家亨丽爱塔·勒维特（Henrietta Leavitt）的研究，我们掌握了通过变星测量星际距离、评估宇宙尺度的方法，这也为埃德温·哈勃揭示包含银河系外无数星系的巨大宇宙真相奠定了基础。
如今，麦哲伦星云依然是我们身边最活跃的领域，孕育着最重的恒星和速度最快的恒星。它就像是一个装载着宇宙中各种极端案例的奇迹样本箱和宝藏。它也是詹姆斯·韦布、哈勃及所有空间望远镜必拍的最美世界。
在银河系旁不仅有一个，而是有两个这样的宝藏箱，这或许是天文学上的大幸。我们无需翻找数百亿光年外遥远而模糊的宇宙，就能在身边近距离观察宇宙中最极端的现象。如果银河系旁没有麦哲伦星云，人类的天文学发展或许会滞后几个世纪。
参考
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08013-8
作者池雄培（音译）是谁？一位热爱猫咪与宇宙的人。童年时在观看《银河铁道999》后，立下了向世人宣传宇宙之美的志向。目前在延世大学银河演化研究中心及近宇宙论实验室研究通过银河相互作用带来的演化，并通过演讲和写作等多种形式进行科学传播活动。著有《暧昧中的天文台》、《整天想宇宙》、《星，光的科学》等书籍。