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天文学家使用NASA的哈勃空间望远镜完成了一次银河系正中心的“宇宙考古挖掘”，并发现了银河系早期建设阶段的蓝图。 使用哈勃望远镜的研究者窥探了银河系拥挤的中心枢纽深处，第一次发现了一个远古的白矮星族群，它们是银心一度活跃的恒星留下的燃尽残骸。天文学家最终找到了这样的遗迹，由此可以为地球太阳形成很久之前银河系的构筑过程带来线索。 这项观测是针对银河系的基本城市结构——位于恒星组成的饼状银盘（太阳就位于银盘中）正中的庞大中央核球进行的最深入、最详尽的研究。 这地面所见的银河系中央核球，这里位于人马座方向。巨大的尘埃云遮挡了来自银心的大多数星光。然而哈勃望远镜可以透过一个名叫人马窗口的区域（图中以箭头表示）进行观测，这里是窥探银河系枢纽区域的钥匙孔。（图片提供：A. Fujii） 与考古遗址一样，白矮星蕴涵着过往时代的历史信息。它们蕴涵着存活于大约120亿年前的恒星信息，现在它们已经燃尽了，形成了白矮星。随着这些一度闪耀的恒星留下的濒死余烬日渐冷却，它们扮演着来自数十亿年前的文物的角色，向天文学家讲述着银河系奠基的时代。 对哈勃的数据进行的分析支持这样一种观点，也就是银河系的核球首先形成，而其中的居民形成得很快（耗时还不到20亿年左右）。由第二代、第三代恒星组成的蔓生盘面剩余部分在银河系的远郊以更慢的速度形成，它们像巨型草帽一般环绕着中央核球运行。 研究论文的第一作者、来自马里兰州巴尔的摩市（Baltimore）空间望远镜研究所（STScI）的安娜丽莎·卡拉米达（Annalisa Calamida）说：“观测银河系的核球是很重要的，因为这是唯一一个我们可以详细研究的星系核球。你可以看到远方星系的核球，但是你无法分辨出其中非常暗淡的恒星，如白矮星。银河系的核球占据了整个银河系恒星质量的几乎四分之一。测定核球恒星的性质可以提供重要的信息，让我们了解整个银河系以及距离更远的类似星系的形成。” 与银盘星族相比，哈勃的巡天还在核球中发现了数量略多的小质量恒星。卡拉米达说：“这一结果表明，核球区域的环境可能跟银盘不同，所以就导致了不同的产星机制。” 这些观测灵敏度很高，天文学家还使用数据辨认出了白矮星暗弱的光芒。根据哈勃在核球一处小区域内从数万颗恒星中探测到的70颗温度最高的白矮星，小组得出了他们的结果。 这些恒星残骸非常小，而且极其致密。它们的尺度大致与地球相当，但密度要高上20万倍。一茶匙的白矮星物质重量为15吨左右。它们微小的体积让它们显得很暗，因此辨认它们就好比是在月亮上搜索便携手电筒的光束一样具有挑战性。天文学家使用哈勃获取的锐利图像，通过跟踪恒星随时间推移的运动情况，将核球的恒星与前景银盘中的众多恒星分离开来。小组分析了哈勃相隔10年拍摄的同一视场24万颗恒星的图像，完成了这个任务。较长的时间间隔让天文学家可以对恒星的运动进行非常精确的测量，并拣选出了7万颗核球成员星。核球的恒星居民运动速度与盘星不同，让天文学家可以辨认它们。 巡天观测的天区是人马窗口凌星系外行星搜索（SWEEPS）的一部分，这里距离地球26000光年。这片尘埃数量少得反常的天区提供了窥探“市中心”核球的独特匙孔。哈勃的先进测绘照相机在2004年以及2011年到2013年间进行了这些观测。 哈勃在银河系核球观测到的恒星，它们紧密地挤在了一起。上图只是哈勃观测的一小部分。这项巡天观测的区域是人马窗口凌星系外行星搜索（SWEEPS）覆盖天区的一部分，位于26000光年之外。（图片提供：NASA/ESA/STScI/SWEEPS Science Team） 研究的领导者、来自STScI的凯拉什·萨胡（Kailash Sahu）说：“通过比较现在以及10年前恒星的位置，我们可以精确测量出恒星的运动。这样的运动情况让我们可以判断它们是盘星、核球恒星还是银晕恒星。” 通过分析核球恒星的颜色，并将其与理论预言作比较，天文学家辨认出了白矮星。与类太阳恒星相比，这些温度极高的白矮星看上去颜色更蓝。随着白矮星的衰老，它们变得更冷更暗，对于目光锐利的哈勃望远镜来说，探测它们都会变得很困难。 萨胡说：“这70颗白矮星只是冰山一角。我们估计，在哈勃观测的小小核球区域内，白矮星的总数大约是10万颗。未来像NASA的詹姆斯·韦布空间望远镜这样的仪器可以让我们计数核球中几乎所有的恒星，一直到亮度最低的那些。而如今的望远镜，甚至是哈勃，也看不到它们。” 哈勃发现了极暗的高温白矮星。上图是哈勃在银河系核球区域窥探到的70颗最明亮的白矮星中的4个例子。天文学家基于它们的暗淡光芒、蓝白色的色彩以及相对太阳的运动将其挑选了出来。（图片提供：NASA/ESA/STScI/SWEEPS Science Team） 接下来小组计划通过分析SWEEPS视场的其他部分，来增加白矮星样本的数量。这最终将让研究者更精确地估计银河系核球的年龄。他们可能还能够确定出，数十亿年之前核球中的产星过程与如今在银河系较年轻的银盘上所见的情况是否有所不同。 小组的结果刊登在2015年9月1日的《天体物理学报》杂志上。一篇配套论文刊登在2014年的《天体物理学报》杂志上。 哈勃空间望远镜是NASA与欧洲空间局之间的国际合作项目。马里兰州格林贝尔特（Greenbelt）的NASA戈达德太空飞行中心管理着望远镜。马里兰州巴尔的摩市的空间望远镜研究所（STScI）负责哈勃的科研运转。STScI由华盛顿特区的联合大学天文学研究机构为NASA管理。 |
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