超星团：年轻、密集、狂暴
按一般的划分，星团分为疏散星团和球状星团两种。其中前者富含年轻恒星，恒星密度较小，整个星团的尺度在6至50光年之间，分布在银道面上；后者主要成员是老年恒星，直径60至300光年，在银河系中呈球状分布。
不过超星团（Super Star Cluster）却有些古怪：它们富含大质量年轻热星，但却有着很高的恒星密度。天文学家们认为，超星团是恒星大批量诞生的产物，在星爆星系或互扰星系中很常见。而银河系中的球状星团，可能就是由在银河系早期恒星大量形成时诞生的超星团演化而来的。
不过对于外星系来说，当今最好的望远镜也不足以分辨出其星团中的单颗恒星。所以现在相关的研究主要还是对银河系中的超星团进行的。距离银心大约100光年的Arches星团就是一个典型的例子。
银心的Arches星团（左）与五重奏星团（右）。（图片提供：STScI）
周围被高温气体云包裹的Arches星团得名于它的位置。在该星团附近有被称作Arches纤维（Arches Filaments）的结构。致密的Arches星团有着大约200万年的历史，与一般疏散星团的年龄相当；而其质量相当于10000个以上的太阳，这却是在球状星团的质量范围之内。该星团最突出的地方是，它的O型星密度是银河系已知星团中最高的，亮而热的沃尔夫—拉叶星也很丰富，而其中质量在太阳100倍以上的恒星至少有10几颗。整个星团的大部分质量集中在4光年多的范围内（相当于太阳到距离最近的比邻星的距离），想必那里的星空是一片灿烂。实际上，据统计，整个银河系中每10000000颗恒星中，只有1颗能达到Arches星团成员星的亮度。
同在银心的五重奏（Quintuplet）星团则有异曲同工之妙。五重奏星团在Arches星团以东，它的年龄略老些，大约是400万年，外形也较Arches星团松散。在这一星团中有5个较明亮的红外源，即图中的5颗红色亮星，故名。该星团最著名的成员是手枪星（下图，图片提供：STScI），这是银河系中质量最大的恒星，有着200倍于太阳的质量，可能不久就会以超新星的形式结束生命了。五重奏星团与Arches星团一样，质量很大而体积较小，也有大量的年轻热星分布。
STScI, D. Figer and NASA
银心星团中的热星星风非常猛烈。最突出的是在银河系正中心的IRS 16，成员星的光谱有很强的氢和氦发射线，这些谱线的成因被认为是恒星表面高速流出的星风。这些恒星发出的强紫外辐射正是银心小旋涡（Mini-Spiral）的气体电离的原因。
从星团的赫罗图来看，在星团诞生100万年之后，质量最大的成员星开始脱离主序。而Arches星团和五重奏星团正处于这一时期，其中的沃尔夫—拉叶星就是大质量热星演化的结果。银河系中许多疏散星团可能也处在相同的演化阶段，只是它们中没有如此集中的大质量恒星分布。
模拟星团演化得出的赫罗图，图中可见在星团年龄约100万年时，质量最大的恒星开始脱离主序。
这些星团中的超大质量恒星与所处的特殊环境有关。银心的高温、猛烈的星风和黑洞的强引力场对气体云的坍缩来说无疑可以算作阻碍因素。如果原初气体云质量不够大，它很可能抵御不了外界引力的干扰，不能最终形成恒星。有猜测认为，它们的成因可能是气体云之间的迎面相撞，最后质量最大的气体团块就是今天所见超大质量恒星的前身。而年龄较大的五重奏星团要比Arches星团松散，这也是受到潮汐力干扰的缘故。另有计算表明，银心的环境只能让超星团维持形态几百万年，这在一定程度上或许能够解释为什么我们在银心区域只发现了3个超星团。
也有距离我们近一些的超星团，如最近刚被欧洲南方天文台观测过的Westerlund 1（下图，图片提供：2.2m MPG / 欧洲南方天文台）。根据欧南台的介绍，这是个疏散星团，位于南天天坛座，距离我们约10000光年，被遮挡在浓密的分子云中。不过Westerlund 1的恒星密度要比普通疏散星团高出许多。在已辨认出的成员星中，大多数质量在太阳的30倍以上；而其中的黄超巨星数目要比银河系其他地方已知的还多。整个Westerlund 1星团甚至比银心的那些质量还要大，恒星还要密集。如此有可能导致恒星彼此相撞，并最终造就中等质量黑洞。当然，大质量恒星的高度密集也会造就上千颗超新星。如果没有星际介质的遮挡，这个星团应该是极其壮观的。
对银河系来说，恒星大批量形成的时代已经过去，但超星团是个例外。它给天文学家们提供了了解银河系及星爆星系中恒星大批量诞生和演化的机会，同时也能提供有关球状星团诞生和早期演化的线索。
不过对于超星团诞生的细节，人们了解得还不是很清楚。而由于星际介质的消光作用，人们只能在可见光以外的波段上观测银河系中已知的超星团，这也为研究它们带来了不便。今年1月，美国伊利诺伊大学的一个研究小组通过对M101旋臂中的恒星形成区NGC 5461的观测，提出超星团可能是由多个较小的星团相互作用发生并合而形成的，这一观点已得到了数值模拟的初步证实。不过若要深入研究，仍需进一步的观测工作。
实际上伊利诺伊大学小组观测到的不是真正的超星团，而是3小群距离很近的恒星，它们分布在100光年的范围内。这一区域内的恒星分布已接近超星团。在相互引力和周边环境的作用下，这3个小星团可能最终合为一体。成为超星团。类似的过程或许存在于许多星系的恒星形成区内。
除了星团的诞生问题，成员星的质量范围也令人迷惑。如计算认为，在Arches星团中应该存在几十颗质量在太阳130倍以上的恒星，但实际观测并没有发现一颗，这恐怕不能单纯归咎于运气太差。质量上限取决于多种因素，对它的确定需要对更多的超星团进行观测，而单纯凭借现有的资料还是不够的。
下一步的工作包括对超星团作更细致的观测，以分辨出其中的小质量恒星，因为毕竟它们才是星团的主体。另外还有对超星团演化的动力学研究，这些都要借助大口径地面望远镜和空间望远镜（包括未来的詹姆斯·韦布空间望远镜）来完成。当然，试图寻找更多的超星团也是必要的。
参考资料：
[1] 关于银心区域超星团的资料，可参考http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/1999/30/text/
[2] 关于欧南台对Westerlund 1的观测，见http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2005/pr-08-05.html，亦有PDF格式论文
[3] 关于伊利诺伊大学研究小组的工作报道，在这里可以找到
