人类首次观测到双星系统中大质量恒星的诞生

背景图像展示的是似乎正在流向中心位置的、高密度的尘埃状气体流（绿色部分）。通过追随甲醇分子的位置可以跟踪气体的运动：移向我们的显示为蓝色，远离我们的显示为红色。放大插图展示的是正在形成中的巨大双星系统，移向我们的、较亮的主原恒星是蓝色的，远离我们的、较暗的次级原恒星是红色的。

众所周知，宇宙中规模最大的恒星都有环绕其运行的恒星同伴，但是人类还不清楚这种形态是如何产生的。这两颗恒星究竟是共同诞生于一片坍缩分子云中心的螺旋气体尘埃盘，还是它们在后来的阶段中于一个拥挤的星团中偶然相遇、配对而形成的。

据美国“物理学网”（Phys.org）3月18日消息称，日本理化学研究所创新研究集群（RIKEN Cluster for Pioneering Research）、瑞典查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）和美国弗吉尼亚大学（University of Virginia）的科学家们在《自然·天文学》发表了一篇研究论文，详细介绍了他们对宇宙中一个分子云的观察分析结果。该分子云正在发生坍缩，形成的两颗大质量原恒星最终将孕育出一个双星系统。

一直以来，对于科学家来说，了解双星系统形成时的动力学过程是非常困难的，因为这些系统中的原恒星至今仍然被厚厚的气体云和尘埃云所包裹着，从而阻止了其中大部分光线的逃逸。换句话说，人类无法通过光学仪器探测到它们，只能运用具有足够高的空间分辨率的无线电波进行成像观测。该研究小组利用位于智利北部的阿塔卡马大毫米/亚毫米射电望远镜阵列（ALMA）以很高的空间分辨率观测了一个被命名为“IRAS07299-1651”恒星形成区域，该区域位于1.68秒差距或约5500光年以外。

观测结果表明，在这个早期阶段中，这片分子云已经包含了两个天体，一个是位于中心的大质量“主”恒星，另一个是正处在形成过程中的大质量“次”恒星。研究小组第一次能够通过这些观测结果来推断构建整个双星系统的动力学过程。经研究，他们发现这两颗正在形成的恒星之间的距离约为180个天文单位，即相当于约为地球到太阳的距离。它们目前围绕彼此运行的周期最长可以达到600年，整个系统的总质量至少是太阳的18倍。

该论文的第一作者、RIKEN的Yichen Zhang介绍道：“这是一个令人兴奋的发现，因为我们长期以来一直困惑于一个问题：双星系统是在分子云最初发生坍缩时形成的，还是在之后的阶段中形成的？我们的观测结果清楚地表明，恒星组成双星的过程发生在早期阶段，具体说来，那时它们还处于婴儿期。”

这项研究的另一项发现是，双星中的恒星是由一个共同的尘埃盘哺育而成，而这个尘埃盘又是由塌缩的分子云提供能量的。这就导致了推论更倾向于这样一种情况，即双星的第二颗恒星是由原本围绕主恒星的尘埃盘碎裂后的残片形成的，这就使得最初较小的次级原恒星能够从它的同胞主恒星那里“窃取”星际物质，最终它们才成为了形态、大小都非常相似的“双胞胎”。

共同作者之一、查尔姆斯理工大学的Jonathan C. Tan补充道：“这对于理解大质量恒星的诞生是一个重要成果。这类恒星在整个宇宙中都非常重要，尤其是在它们生命结束时会产生了构成地球并存在于我们身体中的重元素。”Zhang最后总结道：“现在重要的是再看看其他的例子，搞清这是一种特殊的情况，还是所有大质量恒星诞生时都会发生的共同现象。”

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编译：Jonathan 

审稿：西莫  

责编：唐林芳

期刊来源：《自然·天文学》

期刊编号：2397-3366

原文链接：

https://phys.org/news/2019-03-spiraling-giants-witnessing-birth-massive.html

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