長(zhǎng)久以來(lái)，天文學(xué)家一直為銀河系的邊界爭(zhēng)論不休——它的邊緣從不是一道清晰的城墻，而是逐漸消散在星際空間里，并且，星際塵埃的遮擋以及混雜的恒星族群，更是讓這場(chǎng)邊界勘測(cè)難上加難。

直到最近，一個(gè)國(guó)際天文團(tuán)隊(duì)換了一個(gè)新的思路：他們不探測(cè)恒星的數(shù)量，不看星光的亮度，而是通過(guò)探測(cè)恒星的年齡與星系演化模擬相結(jié)合，最終精準(zhǔn)鎖定了銀河系恒星形成盤(pán)的真正邊界。

相關(guān)研究于26年4月發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志上

探測(cè)恒星的年齡，研究團(tuán)隊(duì)選擇了一種叫做紅巨星的恒星。

這類(lèi)恒星走到了生命的中后期，核心氫燃燒殆盡后進(jìn)入殼層燃燒階段，亮度極高，且其碳氮元素豐度與自身質(zhì)量、年齡強(qiáng)相關(guān)，年齡測(cè)算的精度遠(yuǎn)高于其他類(lèi)型恒星。

這次研究團(tuán)隊(duì)從LAMOST和APOGEE兩大地面光譜巡天項(xiàng)目中，篩選出了十萬(wàn)余顆符合要求的紅巨星，再結(jié)合蓋亞衛(wèi)星傳回的、達(dá)到微角秒級(jí)精度的恒星位置、距離與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，給這場(chǎng)勘測(cè)上了雙保險(xiǎn)。

更關(guān)鍵的是，團(tuán)隊(duì)只挑選了那些緊貼銀河系銀道面（垂直銀道面距離小于980光年）、軌道近乎完美圓形的恒星，這就像做城市人口普查時(shí)，只統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)期定居的本地居民，徹底排除了從銀河系暈區(qū)闖進(jìn)來(lái)的外來(lái)流動(dòng)恒星，這樣的篩選確保了測(cè)到的年齡趨勢(shì)，完完全全來(lái)自銀河系盤(pán)本身的演化規(guī)律。

而當(dāng)把十萬(wàn)余顆恒星的年齡，按它們到銀河系中心的距離一一排列后，一個(gè)意想不到的圖案出現(xiàn)在了團(tuán)隊(duì)眼前：一條完美的U型曲線。

按照銀河系由內(nèi)而外生長(zhǎng)的經(jīng)典理論，恒星形成從致密的銀心開(kāi)始，再一點(diǎn)點(diǎn)向外擴(kuò)散，就像往水面滴一滴墨水那樣，暈開(kāi)的范圍越往外，形成的時(shí)間越晚。

一開(kāi)始的數(shù)據(jù)也完全符合這個(gè)預(yù)期：從銀心向外，恒星的平均年齡穩(wěn)步下降，越往外的區(qū)域恒星越年輕。

可當(dāng)距離來(lái)到銀心外約3.7萬(wàn)到4.0萬(wàn)光年的位置時(shí)，趨勢(shì)發(fā)生了徹底反轉(zhuǎn)，再往外圍走，恒星的平均年齡不降反升，越遠(yuǎn)的地方恒星越古老。

而這個(gè)U型曲線的谷底，也就是恒星平均年齡最年輕的那個(gè)點(diǎn)，這正是銀河系恒星形成盤(pán)的真正邊緣。

那為什么會(huì)出現(xiàn)這樣神奇的U型圖案呢？

團(tuán)隊(duì)用超級(jí)計(jì)算機(jī)的星系演化模擬，找到了背后的答案。

這個(gè)U型的谷底，正好對(duì)應(yīng)著銀河系恒星形成的截止線：在這條線以?xún)?nèi)，有充足的冷氣體和塵埃，它能持續(xù)不斷地孕育新的恒星，所以越靠近邊界的地方，新生恒星越多，平均年齡就越年輕，這就像造星的主城區(qū)；可一旦越過(guò)這條線，氣體密度急劇下降，再也滿(mǎn)足不了恒星穩(wěn)定形成的條件，靠近銀心的造星工廠在這里出現(xiàn)了斷崖式的產(chǎn)能下滑。

那外圍的恒星又是從哪來(lái)的？

答案藏在銀河系持續(xù)了百億年的恒星遷移運(yùn)動(dòng)里。

銀河系的旋臂、中心棒狀結(jié)構(gòu)會(huì)通過(guò)引力共振給恒星持續(xù)施加影響，讓它們?cè)诒３纸鼒A軌道的前提下，一點(diǎn)點(diǎn)偏離自己的誕生地，緩慢向外圍遷移，這個(gè)過(guò)程被天文學(xué)家稱(chēng)為徑向遷移。

這個(gè)過(guò)程極其緩慢，一顆恒星要漂到越遠(yuǎn)的地方，花的時(shí)間就越長(zhǎng)，自然也就越古老。

模擬結(jié)果也完美印證了這一點(diǎn)：無(wú)論星系有沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)小型星系合并，只要恒星形成在某個(gè)半徑處急劇下降，再加上恒星的向外徑向遷移，這就一定會(huì)出現(xiàn)這樣的U型年齡曲線。

這次的發(fā)現(xiàn)，不僅給銀河系的恒星形成盤(pán)劃下了精準(zhǔn)的邊界，也刷新了我們對(duì)銀河系演化的認(rèn)知。

我們所在的太陽(yáng)系，距離銀心約2.6萬(wàn)光年，正好處在這片造星主城區(qū)的范圍內(nèi)，而我們找到的恒星形成盤(pán)邊界，就在太陽(yáng)系外約1萬(wàn)光年的位置。

不過(guò)，還有一個(gè)核心問(wèn)題沒(méi)有答案：為什么銀河系的造星活動(dòng)，偏偏會(huì)在這個(gè)位置驟降？

天文學(xué)家推測(cè)了幾種可能：或許是銀河系中心棒狀結(jié)構(gòu)的引力共振，給氣體的分布劃下了無(wú)形的界限；也或許是銀河系外圍的盤(pán)體發(fā)生了翹曲，就像一張被掰彎的光盤(pán)，破壞了恒星形成的穩(wěn)定環(huán)境；也可能是外圍的氣體密度太低，無(wú)法冷卻凝聚成孕育恒星的致密分子云。