大質量星團誕生得更快

天文學家利用詹姆斯．韋伯太空望遠鏡，結合哈伯太空望遠鏡，深入觀測四個鄰近星系中數千個年輕星團，研究它們在不同演化階段的狀態。研究結果顯示，質量較大的星團能更快速地從誕生時包覆的氣體雲中脫離，迅速清除周圍氣體，並以紫外線照亮整個星系。這讓我們更深入理解星系中的恆星形成過程，以及行星形成可能發生的位置與環境。

韋伯太空望遠鏡與哈伯太空望遠鏡聯手觀測四個鄰近星系中的年輕星團。圖中可見不同演化階段的星團，包括仍被氣體與塵埃包覆、剛從誕生氣體雲中浮現，以及已完全清除周圍氣體的成熟星團。研究發現，質量較大的星團能更快速驅散周圍氣體，並更早以紫外線照亮整個星系。Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, A. Pedrini, A. Adamo (Stockholm University) and the FEAST JWST team

理解星團如何形成，是解開星系演化諸多謎團的重要關鍵。恆星通常以星團形式誕生，當氣體雲在重力作用下塌縮時，便會形成大量新生恆星。然而，隨著恆星持續生成，強烈的恆星風、高能紫外線，以及大質量恆星最終的超新星爆炸，會逐漸驅散周圍氣體雲，使得恆星形成提前終止，而不是將所有氣體完全耗盡。當包覆星團的氣體散去後，星團發出的光也會影響星系中其他正在形成恆星的區域。這種現象稱為「恆星回饋」（stellar feedback），這個機制解釋了為何星系中的大部分氣體最終並不會真正轉化成恆星。因此研究星團的形成與演化，能幫助我們理解整個星系尺度上的恆星形成機制。

對於銀河系中距離我們較近的恆星形成區域，天文學家可以觀察到極為細緻的結構。然而，由於地球位於銀河盤面之內，實際可直接觀測的區域相當有限。藉由觀測鄰近其它星系，天文學家則能一次調查數千個恆星形成區域，分析不同演化階段的整體星團族群。藉由詹姆斯・韋伯太空望遠鏡的紅外線波段觀測，使我們得以揭開遮蔽最年輕星團的氣體帷幕，觀察它們最初期的演化階段。如今，隨著哈伯太空望遠鏡與韋伯太空望遠鏡聯手合作，研究團隊分析了 M51、M83、NGC 628 與 NGC 4449 等四個鄰近星系，試圖解開星團形成後，究竟需要多久才能驅散誕生時氣體雲的問題。

本圖顯示星系 M51 中年輕恆星形成區域的位置。研究團隊利用韋伯太空望遠鏡與哈伯太空望遠鏡，針對這些區域中的年輕星團進行觀測，分析它們如何從誕生時的氣體雲中脫離，並研究不同質量星團驅散周圍氣體的速度差異。Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, A. Pedrini, A. Adamo (Stockholm University) and the FEAST JWST team

研究團隊在四個星系中辨識出近九千個不同演化階段的星團，包括剛開始從氣體雲中浮現的年輕星團、已部分驅散周圍氣體的星團，以及已完全不受遮蔽、並在可見光波段中清楚觀測的成熟星團。研究人員進一步利用光譜估算每個星團的年齡與質量。結果發現，大質量星團大約在形成後 500 萬年便已完全驅散周圍氣體，而較低質量星團則需約 700 至 800 萬年，才能真正脫離其誕生環境。這項研究回答了「哪些星團能最快驅散誕生氣體雲？」這個長期未解的問題，也推進了我們對星系形成與行星形成的理解。由於大質量星團中的高溫恆星會更早產生強烈紫外線，環繞年輕恆星的原行星盤也會更早暴露於高能輻射下，降低塵埃成長與行星形成的機會。研究結果發表於《自然天文學》（Nature Astronomy）《Nature Astronomy》（Pedrini et al. 2026）。