18日，記者從中國(guo)科(ke)學院上海天文臺獲悉，其主導的(de)研究團隊(dui)依托阿塔卡馬大(da)型毫米/亞毫米波陣列望遠鏡（ALMA），并結合甚大(da)陣（VLA）的(de)脈澤天體測量觀(guan)測，成功揭示了大(da)質量恒(heng)星形成區(qu)中氣體從大(da)尺度流向小(xiao)尺度的(de)完整過程。

相(xiang)關成果于(yu)北京時間今天在(zai)國(guo)際著名(ming)學(xue)術期刊《科學(xue)進展》（Science Advances）上發表。審稿(gao)人給予該研究高度評價，認為是(shi)揭示大質量恒(heng)星形(xing)成層級(ji)結構及(ji)氣體吸積過程的(de)“教科書”案例。

質(zhi)(zhi)量大(da)(da)于八倍太陽(yang)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)(de)大(da)(da)質(zhi)(zhi)量恒星(xing)(xing)在宇宙演化(hua)過(guo)程(cheng)中具有(you)決(jue)定性作用。它們(men)通過(guo)強烈的(de)(de)(de)輻射、星(xing)(xing)風以及最終的(de)(de)(de)超新星(xing)(xing)爆炸，深刻改變著星(xing)(xing)際介質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)物理(li)和化(hua)學性質(zhi)(zhi)，進而推動星(xing)(xing)系結構形(xing)成及演化(hua)。然而，與小質(zhi)(zhi)量恒星(xing)(xing)“單體(ti)塌(ta)縮”的(de)(de)(de)形(xing)成路(lu)徑不同，大(da)(da)質(zhi)(zhi)量恒星(xing)(xing)往往形(xing)成于大(da)(da)尺度、復(fu)雜(za)且高度動態(tai)的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)環境中。研究(jiu)氣(qi)體(ti)如何從大(da)(da)尺度逐步輸運到(dao)小尺度并(bing)形(xing)成圍繞大(da)(da)質(zhi)(zhi)量原(yuan)恒星(xing)(xing)的(de)(de)(de)吸積盤，是目前(qian)大(da)(da)質(zhi)(zhi)量恒星(xing)(xing)形(xing)成研究(jiu)的(de)(de)(de)核心課題。

科研團隊利用阿(a)塔卡馬大型(xing)毫米(mi)/亞毫米(mi)波陣(zhen)列(lie)望遠鏡（ALMA）和甚大陣(zhen)（VLA）對(dui)距離太陽約1.25千秒差距的大質量(liang)恒星形成區(qu)IRAS 18134-1942進行了多尺(chi)度高分辨率(lv)(lv)觀測，分辨率(lv)(lv)動態范圍(wei)從(cong)40天文單位覆(fu)蓋的2500天文單位，系統性(xing)地(di)揭示(shi)出(chu)一個“類旋臂(bei)—棒狀—旋轉包層—吸積(ji)盤”的復合系統。

層次化(hua)的氣體(ti)運動學結構。左(zuo)上(shang)開(kai)始(shi)順(shun)時針從大(da)尺度到小尺度變化(hua)。左(zuo)上(shang)： “類旋臂”系統(tong)；右(you)上(shang)：“棒狀”結構；右(you)下：旋轉下落的氣體(ti)包(bao)層；左(zuo)下：吸(xi)積盤

記者(zhe)了解到，這是迄今為(wei)止首次在單個(ge)(ge)大質量(liang)氣(qi)體團(tuan)塊(kuai)中同(tong)時揭示多個(ge)(ge)環節相互連(lian)接(jie)的完整層(ceng)級(ji)氣(qi)體系(xi)統，與棒旋星(xing)系(xi)具有驚人的相似性。

分子(zi)云中類迷(mi)你“棒旋星系”層級(ji)氣體結構的(de)藝術圖(tu)(tu)（上海天文臺供圖(tu)(tu)，由百度AI平臺制作）

進一步計算發現，“旋(xuan)臂”和棒狀結(jie)構的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體運輸速(su)率保持(chi)在10-4太陽(yang)(yang)質(zhi)量(liang)(liang)每年的(de)(de)(de)(de)水平，顯示出一種層級但連續(xu)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體下落模式；而(er)在吸(xi)(xi)積盤尺度的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體吸(xi)(xi)積率則下降(jiang)到10-6太陽(yang)(yang)質(zhi)量(liang)(liang)每年，表明(ming)旋(xuan)轉(zhuan)塌縮包(bao)(bao)層和吸(xi)(xi)積盤共同調控了(le)原恒(heng)星(xing)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)積率。值得(de)注意的(de)(de)(de)(de)是，旋(xuan)轉(zhuan)包(bao)(bao)層與由甲醇脈澤(ze)示蹤的(de)(de)(de)(de)原恒(heng)星(xing)盤速(su)度梯度相(xiang)(xiang)反，這(zhe)可能是由于湍動的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體輸入同時(shi)帶來了(le)不均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)角(jiao)動量(liang)(liang)輸入，導致了(le)原恒(heng)星(xing)盤的(de)(de)(de)(de)角(jiao)動量(liang)(liang)軸發生擺動，使得(de)原恒(heng)星(xing)盤的(de)(de)(de)(de)傾角(jiao)與氣(qi)體包(bao)(bao)層的(de)(de)(de)(de)傾角(jiao)“符號相(xiang)(xiang)反”，而(er)并非完全的(de)(de)(de)(de)“旋(xuan)轉(zhuan)方向(xiang)相(xiang)(xiang)反”。

氣體(ti)包層和原恒星盤“傾角符號相反(fan)”示意圖

論文(wen)作者兼通訊作者，上海天文(wen)臺麥(mai)曉楓博士表示：“這項結(jie)果表明大(da)質量(liang)(liang)(liang)分子云團塊的內部結(jie)構并非簡單或無序，而是可以(yi)呈現出(chu)類似(si)棒(bang)旋星(xing)系(xi)的高度有序層級結(jie)構。它為(wei)大(da)質量(liang)(liang)(liang)恒星(xing)如(ru)何(he)在復雜環境中積(ji)聚質量(liang)(liang)(liang)、形成吸積(ji)盤(pan)提供了關鍵觀測(ce)證據。”

據悉，上(shang)海天文(wen)臺(tai)恒(heng)(heng)星(xing)形(xing)成(cheng)團(tuan)隊聯合(he)國內外合(he)作(zuo)者(zhe)，利用(yong)ALMA歷經5年的時間積累了一(yi)(yi)百四十多(duo)個大質(zhi)量恒(heng)(heng)星(xing)形(xing)成(cheng)區的多(duo)尺度觀(guan)測數據，形(xing)成(cheng)了ALMA ATOMS/QUARKS項(xiang)目(mu)。論文(wen)共(gong)同通訊作(zuo)者(zhe)及(ji)ALMA ATOMS/QUARKS項(xiang)目(mu)負責人，上(shang)海天文(wen)臺(tai)劉鐵研究員表示：“我們(men)正(zheng)利用(yong)ALMA ATOMS/QUARKS項(xiang)目(mu)數據及(ji)后隨觀(guan)測數據對更多(duo)類(lei)似系統(tong)開展(zhan)深入研究，結合(he)課題組正(zheng)在開展(zhan)的高精度數值模擬，進一(yi)(yi)步揭示大質(zhi)量恒(heng)(heng)星(xing)形(xing)成(cheng)的完整圖景。”（記者(zhe) 郜陽(yang)）