近日，科研人员基于我国郭守敬望远镜（LAMOST）的巡天光谱数据，同时结合Gaia空间望远镜和EBHIS中性氢巡天等国际观测数据，在银河系中的高速云“复合体H”（Complex H）中发现了极年轻的双星团。这一重大发现不仅首次为高速云提供了精确的距离标尺，还直接证实了缺乏重元素的环星系吸积气体在融入银盘之前，就已经具备了孕育恒星的能力。相关成果已发表于国际知名天文学期刊《自然•天文》(Nature Astronomy)。
本研究的第一作者兼通讯作者为西华师范大学物理与天文学院的何治宏博士, 合作作者包括西华师范大学的庞文康、王坤、罗杨平和崔倩等师生。
图1：峨眉双星团（Emei-1和Emei-2）在高速云复合体H冷核中的位置分布图。
星系通过不断吸积其周围环星系介质（Circumgalactic Medium）中的气体来维持其内部长期的恒星形成活动。在我们的银河系中，这种气体吸积过程的一个重要表现形式就是所谓的“高速云”。高速云是游荡在星系晕中的巨大中性氢气体团，它们以极高的速度穿梭，这种极端的速度无法用银河系自身的自转模型来解释。
半个多世纪以来，高速云一直是揭示银河系气体吸积和演化的关键。然而，由于一直未能在这些高速云内部直接探测到伴生的恒星或恒星形成遗迹，天文学界始终无法准确测量它们的距离和金属丰度。这使得高速云的三维轨道、起源以及它们究竟如何与银河系发生相互作用等基本物理问题，长期陷入争议。寻找高速云中的恒星，成为了解开银河系“进食”过程的关键钥匙。
研究团队综合利用了盖亚空间望远镜（Gaia）的高精度天体测量数据与我国LAMOST望远镜的海量高质量光谱数据，在复合体H南部最致密的一个冷气核（C1）的正前方，团队成功辨认出一对由大质量B型星主导的极年轻双星团。团队将这两个星团命名为“峨眉”（Emei-1 和Emei-2）。
图2：复合体H周边的中性氢（HI）通道图。峨眉星团位于呈现“彗状”结构的冷核C1的前部，其自行方向与气体云的延伸方向高度一致。
LAMOST提供的极具价值的光谱衍生数据（Xiang+2022），在其中发挥了至关重要的作用。基于LAMOST数据，研究团队获得了这些年轻恒星的物理参数，发现其可能具有极低的金属丰度（仅为太阳的约5%）。这一极其匮乏重元素的化学特征，与原始的高速云气体完美吻合，为确认双星团与高速云母体之间的物理联系提供了决定性证据。
研究表明，峨眉星团极其年轻，年龄仅约1120万年。通过这些恒星作为“天然路标”，课题组首次将复合体H的精确距离锁定在13.8 kpc。
图3：高速云复合体H的整体运动学结构。其“慢-快-慢”的速度梯度特征表明了其与银河系外围圆盘气体的剧烈流体动力学相互作用。
结合气体阻力下轨道模拟，研究团队揭示了峨眉双星团的诞生机制与运动学特征：高速云复合体H正在从南向北顺行穿越银河系的外围星系盘。在这一剧烈的穿越和融入过程中，云团呈现出特殊的“慢-快-慢”速度梯度变化。计算显示，峨眉双星团的诞生极有可能是由于高速云内部发生了一次猛烈的“云-云碰撞”，强大的气体挤压直接点燃了恒星形成的火花。
图4：新星团在银盘上的轨道俯视图，表明其正在穿过银河系最外侧的旋臂，并且可能导致外盘翘曲的增大。
这一发现还解释了过去几十年来的两大观测谜团：为什么我们在高速云中总是找不到恒星和孕育它们的分子云？
研究指出，极低的金属丰度和星风反馈导致原始分子云被迅速吹散，合成CO分子的碳、氧等元素极其匮乏，导致传统射电望远镜极难探测到CO分子的辐射信号，即产生了极端的CO-dark现象。另一方面，年轻恒星一旦诞生，包裹它们的微薄气体在冲入银河系时会遭遇强大的气体阻力，而恒星由于惯性会直接飞离母体云团。只要年龄超过数百万到~2000万年，恒星就会在运动学上与母体气体彻底脱钩。
此次峨眉双星团的发现，不仅证实了星系周介质具备孕育恒星的能力，也为我们提供了一个触手可及的极端低金属丰度恒星形成实验室。该项工作同时为该领域未来的射电天文学研究指明了方向：针对这类极端的贫金属环境，需要摒弃大面积浅层扫描，转而依托单天线望远镜对致密HI冷核进行极限深度的单点或测图观测，以寻觅宇宙深处那些微弱的“隐身”分子气体。