銀河系中，球狀星團(tuán)是恒星分布最密集的地方，星團(tuán)中的恒星以數(shù)十萬計(jì)。
　　以往研究認(rèn)為，一個(gè)星團(tuán)里的恒星全部產(chǎn)生于同一次星云坍縮，這意味著恒星在同一時(shí)期誕生，其星球表面的碳、氧、鈉等元素的豐度也保持一致。
　　但實(shí)際上，球狀星團(tuán)中超過半數(shù)的恒星表面元素豐度都不一樣，這也被天文學(xué)家稱為多星族現(xiàn)象。最近的一項(xiàng)研究顯示，球狀星團(tuán)中質(zhì)量相對(duì)較小的兩個(gè)恒星之間會(huì)發(fā)生物質(zhì)交換，而這可能是多星族現(xiàn)象產(chǎn)生的原因之一。
　　通過計(jì)算和模擬，中科院云南天文臺(tái)博士生魏丹丹，研究員姜登凱、王博等人對(duì)球狀星團(tuán)中小質(zhì)量雙星間發(fā)生的物質(zhì)交換進(jìn)行了闡述。相關(guān)研究成果發(fā)表于《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》。
　　多星族現(xiàn)象原因待解
　　球狀星團(tuán)中的恒星，都是銀河系中的老前輩，它們是最早形成的一批恒星。星團(tuán)內(nèi)恒星分布更密集，所以彼此間更易相互影響、發(fā)生物質(zhì)交換。弄清其運(yùn)作機(jī)制，對(duì)理解恒星演化有重要意義。
　　魏丹丹告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，本次發(fā)表的研究中，用到了杜鵑座47等三個(gè)不同球狀星團(tuán)中未演化或初步演化恒星的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
　　“據(jù)觀測(cè)，球狀星團(tuán)里，50%~70%的恒星表面元素豐度都有異常，具體表現(xiàn)如鈉元素更多而氧元素更少，碳元素更多而氮元素更少?！蔽旱さけ硎?，這些元素間的反相關(guān)，意味著恒星內(nèi)部曾發(fā)生核反應(yīng)。
　　此前，天文學(xué)家曾利用星團(tuán)里中等質(zhì)量和大質(zhì)量的恒星設(shè)立模型，以闡釋星團(tuán)中恒星表面為何出現(xiàn)元素豐度異常。但目前來看，由現(xiàn)有模型推算出的元素豐度異常的恒星數(shù)量，與實(shí)際觀測(cè)到的數(shù)量并不一致。
　　這意味著，還有相當(dāng)一部分恒星表面的元素豐度異常沒有找到原因。
　　此外，研究團(tuán)隊(duì)還注意到一個(gè)現(xiàn)象：“當(dāng)未演化或初步演化的恒星發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)會(huì)處于恒星內(nèi)部，但我們卻在恒星表面觀測(cè)到了這些物質(zhì)?！蔽旱さそ忉?，這意味著恒星表面豐度異常的原因可能來自外部。
　　他們將目光投向了球狀星團(tuán)中的小質(zhì)量雙星系統(tǒng)。
　　雙星系統(tǒng)間的物質(zhì)交換
　　與“獨(dú)自美麗”的單顆恒星相比，一些小質(zhì)量恒星會(huì)與其它恒星結(jié)成對(duì)子，形成雙星系統(tǒng)?！斑@也許是恒星元素豐度異常的原因?！蔽旱さけ硎尽?br/>　　接著，研究團(tuán)隊(duì)將星團(tuán)中0.9~1.9倍太陽質(zhì)量的小質(zhì)量雙星作為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)雙星系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)交換，實(shí)為一出“反客為主”的戲碼。
　　雙星系統(tǒng)中，質(zhì)量相對(duì)更重的是主星，另一顆則為伴星，每顆恒星都有自己的“勢(shì)力范圍”，當(dāng)率先演化的主星發(fā)生膨脹，其周圍的物質(zhì)會(huì)超過原有“勢(shì)力范圍”，從而被一旁的伴星吸走。
　　兩顆恒星質(zhì)量差距越大、軌道距離越短，這種物質(zhì)的轉(zhuǎn)移就會(huì)越多。伴星越吸越多，甚至主星內(nèi)部更深層的、經(jīng)歷過核反應(yīng)的物質(zhì)，也會(huì)被轉(zhuǎn)移到伴星表面。此時(shí)，伴星表面會(huì)出現(xiàn)元素豐度異常，即多星族現(xiàn)象。
　　“也就是我們觀測(cè)到的鈉氧反相關(guān)、碳氮反相關(guān)?！蔽旱さそ忉?。
　　最終，主星會(huì)演化成白矮星——這是絕大多數(shù)恒星的歸宿，伴星雖然還未演化，但由于從主星處吸走不少物質(zhì)，質(zhì)量會(huì)比先前重得多。
　　該研究表明，小質(zhì)量雙星系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)移，是球狀星團(tuán)中恒星元素豐度異常的原因之一，可幫助人們更好地理解球狀星團(tuán)的演化。
　　“球狀星團(tuán)多星族是一個(gè)非常有趣的課題，雙星相互作用也是復(fù)雜且多變的，”姜登凱告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“接下來，我們會(huì)進(jìn)一步研究雙星演化與球狀星團(tuán)中多星族現(xiàn)象間的關(guān)聯(lián)?！?br/>　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/mnras/staa613
　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2020-05-08 第4版 綜合)