银河系中心附近一个球状星团已有134亿年历史

在银河系中心附近浓厚尘埃的遮蔽下，一团黯淡的恒星诞生于宇宙仅有数亿年历史之时。一支主要驻扎在智利的天文学家团队，首次借助真正能够充当“时钟”的恒星测出了这个球状星团的年龄；结果表明，它跻身银河系最古老天体之列。

这一发现的重要性远不止于单个星团。没有任何天体能够比宇宙本身更古老，因此，我们能够测定年代的最老恒星，为宇宙年龄划出了一道下限；而这个星团如今正紧紧逼近这条下限。

这个编录名称为 VVV CL001 的星团，最新估算年龄为134亿年，误差约为4亿年。宇宙年龄约为138亿年，这意味着该星团中的恒星大约在大爆炸后4亿年诞生。早先的研究曾估计 VVV CL001 的年龄约为120亿年，但那些研究都无法足够深入地观测该星团，因而不能直接读出其年龄。

这项研究由意大利那不勒斯 INAF Capodimonte Observatory 以及智利天主教大学的胡利奥·奥利瓦雷斯·卡瓦哈尔（Julio Olivares Carvajal）领衔，论文已获期刊 Astronomy & Astrophysics 接收。

如何为一个几乎看不见的星团测定年龄

VVV CL001 位于人马座，处在银河系中心周围拥挤的核球区域。我们与该星团之间存在大量星际尘埃，使其可见光亮度被削弱了约5,000倍。天文学家最初只能在欧洲南方天文台 VISTA 望远镜的红外图像中发现它：这是一个微小而暗淡的星群，淹没在数百万颗前景恒星之中。

第一个难题，是判定哪些恒星属于该星团。研究团队比对了智利拉斯坎帕纳斯天文台6.5米麦哲伦·巴德望远镜上 FourStar 相机拍摄的红外图像，以及较新的哈勃空间望远镜图像；这些观测跨越了近13年。星团内的恒星会在天空中共同漂移，而场星则朝其他方向运动。通过对这些运动进行统计筛选，团队识别出155颗成员星，远多于此前任何一项研究。

第二个难题是距离。团队在星团的水平分支上找到了两颗恒星；在这一演化阶段，老年恒星会以可预测的亮度燃烧氦元素。研究人员将它们与智利4米布兰科望远镜 Dark Energy Camera 的数据结合使用，得出距离约为24,000光年，不确定度约为1,500光年，这是迄今对该星团测得的最精确距离。

只有到了这一步，才能读取这只“时钟”。球状星团中的每颗恒星几乎都在同一时期诞生，而质量较大的恒星会率先耗尽核心中的氢。恒星刚刚离开主序带的位置被称为“转折点”，随着星团老化，这一位置会移向更暗、更红的恒星。深度哈勃红外图像首次触及了这一转折点。两套彼此独立的恒星模型分别给出134.7亿年和133.9亿年的结果，团队将其合并为134亿年。

134亿年究竟有多古老

太阳的年龄约为46亿年，因此 VVV CL001 几乎是太阳的三倍古老。第一批星系仍在组装时，它的恒星就已经发出光芒。詹姆斯·韦布空间望远镜已开始在遥远、受到引力放大作用的星系中辨认出紧凑的新生星团，其中一些呈现的是宇宙最初10亿年间的模样。团队认为，VVV CL001 是那第一代星团的幸存者之一，至今仍在运行。

银河系已知约有170个球状星团，其中最古老的一批位于核球。NGC 6558 的年龄测得为132亿年，NGC 6256 为130亿年，HP1 为129亿年。今年，另一个团队估计核球星团 Ton 2 的年龄为136亿年。仅就年龄而言，VVV CL001 属于这个紧凑的同类群体，而非明显领先于它们。

令它与众不同的是其化学组成。相对于氢元素，VVV CL001 中恒星的铁元素含量仅为太阳相应比例的约0.6%，这使它成为目前已知核球中金属丰度最低的球状星团。重元素会随着一代代恒星的演化不断累积，因此，一个如此缺乏重元素的星团，最可能是由近乎原始的气体形成。这正是作者称其为银河系最古老星团的有力候选者，而不只是最古老星团之一的原因。

银河系核心的原生居民，也为宇宙年龄提供线索

它的轨道补全了其余故事。新的距离测量表明，VVV CL001 处于一条拉长轨道上，距离银河系中心最远不超过约7,300光年，最近可达约2,100光年。这一路径表明它是银河系核心的原生居民，诞生于原始银河系本身，而非后来从一颗掠过的矮星系中俘获的星团。作者估计，它能够在如此接近银心、且引力会撕裂大多数星团的环境中存活如此之久，说明它最初的质量可能约为太阳质量的一百万倍。

其宇宙学意义来自一场长期争论。对于宇宙膨胀速度的测量结果彼此不一致；若较快的数值正确，则意味着宇宙的年龄会略小一些。极其古老的恒星限制了宇宙究竟能够有多年轻。作者在结论中写道，如果 VVV CL001 被确认是具有这一年龄的原生星团，那么银河系的年龄，乃至宇宙的年龄，可能都需要重新审视。

它尚未解决的问题

所述的4亿年不确定度只是误差的一部分。团队还加入了约10亿年的系统不确定度，源自距离测量；这仍然是最薄弱的一环。若采用此前一项研究给出的略小距离，同一方法会得出137亿年，几乎与宇宙年龄相同。作者指出，这一限制具有双向含义：该星团可以更远、也可以更年轻，但不能近得太多，否则其中的恒星年龄将超过宇宙本身。

即使是哈勃望远镜，也没有完整捕捉到转折点，年龄测量中最敏感的部分。研究只能确认两颗水平分支恒星；常被用作距离标尺的脉动型天琴座 RR 变星，没有一颗属于该星团；而它前方的尘埃分布也并不均匀。每一项年龄估算还都依赖恒星模型，这些模型在此处结论一致，但共享许多假设。

与早期研究之间还存在差距。此前接近120亿年的估计来自较浅的图像，那些观测从未到达转折点，因此团队认为自己的数值更可靠；但尚无独立团队重复这一测量。目前，该星团的原生起源仍建立在其轨道之上；更详细的化学组成分析仍可能显示，它来自一次早期并合事件。

关于银河系最古老星团的常见问题

什么是球状星团？

球状星团是一个由数万至数百万颗恒星组成的致密球体，依靠自身引力结合在一起。其中的恒星由同一片气体云共同形成，因此拥有相同的年龄和化学组成。

银河系中最古老的星团是哪一个？

目前并没有确定的胜者。银河系核球中的多个星团年龄都测得在约130亿至136亿年之间，且误差范围彼此重叠。VVV CL001 的年龄为134亿年，同时拥有所有核球星团中最低的铁含量，如今是最有力的候选者之一。

天文学家如何知道一个星团有多古老？

他们会寻找转折点，即星团恒星刚刚耗尽核心氢元素的位置。质量较大的恒星会先燃尽燃料，因此随着星团老化，转折点会移向更暗、更红的恒星。只要已知距离和尘埃造成的光线减弱程度，将这一位置与恒星模型进行比较，便可得出年龄。

恒星会比宇宙更古老吗？

不会。当一项年龄估算略微超过宇宙的138亿年时，原因在于误差范围或距离测量。对于 VVV CL001 而言，这一极限可作为检验：它排除了该星团比新测量结果近得多的可能性。

光谱将决定 VVV CL001 诞生于何处

VVV CL001 于2011年在 VISTA 对银河系内区开展的 VVV 巡天中被发现。论文于2026年9月投稿，10月20日获接收，并于同日发布至 arXiv 服务器。团队表示，对该星团新的、更深的光学观测数据将很快可用，以发现更多水平分支恒星；团队也正在准备高分辨率光谱观测，逐一测量多种化学元素。这些元素丰度应能揭示，VVV CL001 究竟如其轨道所暗示的那样诞生于银河系核心，还是在银河系最初10亿年中的一次并合事件里到来。

参考文献：Olivares Carvajal et al., “VVV CL001: A strong candidate for the most ancient star cluster in the Galaxy,” Astronomy & Astrophysics (accepted), 2026. arXiv: 2610.27969

标签: 天文学, Hubble, 银河系, VISTA, VVV CL001, 宇宙年龄