[비즈한국] 昴宿星团（Pleiades）是冬季夜空中最著名的景点之一。在金牛座附近，可以清晰地看到一团紧密聚集的、极其明亮的蓝色恒星。长期以来，因为肉眼可见其中最亮的七颗星，它被称为“七姐妹”或“七公主”星团。然而，最近的一项研究揭示了一个事实：昴宿星团竟然隐藏着多达数千颗的“亲戚”。事实上，构成昴宿星团的恒星沿着银河系横跨了整个天空，延伸出长长的轨迹。
过去，昴宿星团常被认为只是一个近距离的疏散星团。在肉眼看来，它只有七颗亮星，人们一度以为它只是一个直径约15光年、聚集了约1000颗年轻恒星的狭小区域。但这次发现彻底颠覆了我们对昴宿星团的认知：构成它的恒星至少还有3000颗，而且星团的实际规模比我们已知的至少大了20倍！
银河系的恒星诞生于巨大的分子气体云中。当气体云在重力作用下收缩时，内部便会诞生一颗颗原始恒星。在一个巨大的分子云分裂成多个小碎块的过程中，新的恒星成群结队地诞生。随着时间流逝，气体散去，留下了紧密聚集在一起、又冷又热的年轻恒星，形成了“疏散星团”。昴宿星团正是这样诞生的疏散星团之一。
生活在疏散星团里的同龄恒星并不能永远在一起。在银河系引力的束缚下，随着绕轨道运行，由于银河系整体引力的影响，星团的形态会逐渐紊乱，部分恒星会散落到星团之外。就像童话中汉赛尔与格蕾特沿路丢下的面包屑一样，正在瓦解的星团也会沿着轨道丢弃掉落的恒星。昴宿星团在经历这一过程时，也将原本聚集在一起的成员散布到了银河系的空间中。
天文学家利用凌日系外行星巡天卫星（TESS）和盖亚（Gaia）空间望远镜，花了大约一个月的时间仔细搜寻了夜空的每一个角落，试图寻找昴宿星团的“亲戚”。Gaia是一台在测量银河系中恒星精确距离方面表现卓越的望远镜。从2014年到2025年任务期间，Gaia捕捉到了沿着银河系发光的8.8亿颗恒星的精确三维地图及其运动轨迹。有趣的是，TESS最初的设计目的并非观测星团，而是寻找绕其他恒星旋转的系外行星。与之前的开普勒空间望远镜一样，它利用凌日现象——即系外行星绕行时导致恒星亮度周期性变暗的原理进行观测。
然而，恒星亮度周期性变暗也可能是因为外行星以外的原因，最典型的就是恒星表面出现的黑斑，即“黑子”。当带有黑子的恒星自转时，若黑子一侧面向我们，恒星亮度就会暂时变暗。通过测量恒星变暗的频率，就能计算出其自转速度，进而得知自转周期。原本为观测系外行星轮廓而设计的太空望远镜，意外地获取了恒星自转周期这一新信息！
恒星的自转周期非常重要。通常恒星随着年龄增长会逐渐变老，自转速度也会减慢。通过测量恒星的自转速度，可以间接测定其年龄。天文学家正是利用这一原理找出了昴宿星团丢失的亲戚们！
昴宿星团的恒星诞生于约1亿年前。如果存在其他同期出生的亲戚，它们不仅在化学组成上与现有的昴宿星团成员相似，年龄也应该同样在1亿年左右。此外，它们的运行轨道也应与昴宿星团几乎一致。
天文学家利用Gaia和TESS对银河系进行了彻底搜寻，筛选出轨道和速度与昴宿星团几乎一致的候选星，随后比较了它们的化学成分，最后通过TESS观测到的黑子周期测定自转速度，挑选出了符合1亿年前诞生、并因时间流逝而减速的恒星。这些恒星在轨道、化学组成以及通过自转周期推算的年龄上，这“三要素”完全吻合！这些因素仅仅出于偶然并完美匹配的概率极低。只要所有条件都契合，极大概率可以认定这些恒星与昴宿星团同源。
这样新发现的恒星竟然有3000颗之多！而且，这些恒星远远超出了我们熟悉的昴宿星团区域，沿着银河系在夜空中勾勒出了一条巨大的带状长链。
大约1亿年前，昴宿星团诞生时，恒星密度比现在更高、聚集得更紧密，就像现在的猎户座星团一样。但随着时间流逝，早期完成演化的恒星发生了超新星爆发，余波导致许多恒星散落到星团外。此外，在过去1亿年里，星团作为一个整体在银河系中高速穿行，受到银河系整体引力和潮汐力的影响，经历了拉伸和解体的过程。散落的恒星沿着昴宿星团的轨迹留在了路上。只是因为它们淹没在银河系的其他恒星之中，人们长期以来未能察觉。
这一发现也为“为何准确测量昴宿星团的距离如此困难”提供了重要线索。尽管昴宿星团非常有名，但其准确距离一直存在争议。早期测量将其距离推算为约430光年，但随后的依巴谷卫星（Hipparcos）测出其距离仅为390光年，引发了争论。这可能是因为昴宿星团本身正在解体和拉伸，星团中恒星分布拉伸的方向正好与地球的观测视线平行。从侧面看，恒星看起来虽然在狭小的区域内聚集，但从纵向看可能分布得非常长。也就是说，根据选定的标准星不同，测量出的距离会产生偏差。
这一发现展示了利用恒星自转周期来绘制银河系恒星分布图并追溯其起源的广阔前景。事实上，此前关于银河系恒星流的研究多集中在年龄较大的球状星团或矮星系上。因为古老恒星的化学组成更容易区分，且球状星团的轨道与银盘内其他年轻恒星有显著不同。出生于银盘的年轻恒星都在银盘平面内轨道运行，很难区分谁属于哪里、哪里出生。相比之下，球状星团会脱离银盘，在银晕中穿行，轨迹迥异。因此，当讨论解体的星团或矮星系留下的“星迹”时，人们通常关注年龄大的球状星团。
然而，本次发现证明了利用恒星自转周期来测定较年轻的疏散星团成员的年龄并区分其起源是完全可能的。此外，利用原本旨在搜寻系外行星的太空望远镜数据，引发出意想不到的新发现，这一点非常有创意。我们长期以来用于研究银河系“远古历史”的方法，如今也可以作为理解银河系“近代史”的工具。
今晚，让我们再次抬头仰望夜空中闪烁着蓝光的昴宿星团。想象一下虽然肉眼不可见，但在它前方和后方延伸的昴宿星团的其他成员。随着视线从一侧地平线移动到另一侧，想象昴宿星团在解体过程中散落的无数恒星踪迹。你可以感受到在我们头顶上，明亮的银河之河与昴宿星团留下的溪流共同奔涌的壮丽景象。
参考
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae0724#sidr-main
https://science.nasa.gov/missions/tess/nasas-tess-spacecraft-triples-size-of-pleiades-star-cluster/
作者Ji Ung-bae是？他热爱猫和宇宙。小时候看到《银河铁道999》后，立志传播宇宙之美。目前担任世宗大学自由专业学院助理教授，从事演讲和写作等多种科学传播活动。著有《每天一片宇宙》、《星光璀璨的宇宙科学家们》、《虽无法到达却能了解》、《望着宇宙时涌现的奇异问题》等书，并翻译了《给真正宇宙旅行者的搭车指南》、《我是如何杀掉冥王星的》、《量子人生》、《Cosmigraphics》等作品。