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大質(zhì)量恒星通過(guò)強(qiáng)烈的輻射、星風(fēng)以及最終的超新星爆炸,深刻改變著星際介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而推動(dòng)星系結(jié)構(gòu)形成及演化。研究氣體如何從大尺度逐步輸運(yùn)到小尺度并形成圍繞大質(zhì)量原恒星的吸積盤,是目前大質(zhì)量恒星形成研究的核心課題。
文章第一作者兼通訊作者、上海天文臺(tái)博士麥曉楓介紹,科研團(tuán)隊(duì)利用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡(ALMA)和甚大陣射電望遠(yuǎn)鏡(VLA),對(duì)距離太陽(yáng)約1.25千秒差距的大質(zhì)量恒星形成區(qū)IRAS 18134-1942進(jìn)行了多尺度高分辨率觀測(cè),分辨率動(dòng)態(tài)范圍從40天文單位覆蓋到2500天文單位,系統(tǒng)性地揭示出一個(gè)“類旋臂—棒狀—旋轉(zhuǎn)包層—吸積盤”的復(fù)合系統(tǒng):首先,在約2萬(wàn)天文單位尺度上,數(shù)條清晰的氣體流將外圍物質(zhì)向核心輸運(yùn),形成多條“旋臂”,部分氣流符合旋轉(zhuǎn)內(nèi)落的運(yùn)動(dòng)特征,顯示大尺度團(tuán)塊的整體旋轉(zhuǎn)坍縮可能在塑造氣體內(nèi)流形態(tài)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方面起到關(guān)鍵作用;其次,這些“旋臂”狀氣體流連接至一個(gè)約7500天文單位長(zhǎng)的棒狀結(jié)構(gòu),進(jìn)一步將氣體引導(dǎo)至核心區(qū)域;最后,在約2000天文單位的核心范圍內(nèi),氣體形成旋轉(zhuǎn)塌縮包層,并在約500天文單位范圍內(nèi)形成具有開(kāi)普勒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)特征的吸積盤。
這是迄今為止首次在單個(gè)大質(zhì)量氣體團(tuán)塊中,同時(shí)揭示多個(gè)環(huán)節(jié)相互連接的完整層級(jí)氣體系統(tǒng),與棒旋星系具有驚人的相似性。進(jìn)一步計(jì)算發(fā)現(xiàn),在大恒星形成區(qū)中,不同尺度下的氣體下落速度不一樣。麥曉楓說(shuō):“這項(xiàng)結(jié)果表明大質(zhì)量分子云團(tuán)塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并非簡(jiǎn)單或無(wú)序,而是可以呈現(xiàn)出類似棒旋星系的高度有序?qū)蛹?jí)結(jié)構(gòu)。它為大質(zhì)量恒星如何在復(fù)雜環(huán)境中積聚質(zhì)量、形成吸積盤提供了關(guān)鍵觀測(cè)證據(jù)。”
據(jù)悉,上海天文臺(tái)恒星形成團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外合作者,已用5年時(shí)間積累了140多個(gè)大質(zhì)量恒星形成區(qū)的多尺度觀測(cè)數(shù)據(jù),即ALMA ATOMS/QUARKS觀測(cè)項(xiàng)目。文章共同通訊作者及ALMA ATOMS/QUARKS觀測(cè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、上海天文臺(tái)研究員劉鐵說(shuō):“我們正利用項(xiàng)目數(shù)據(jù)及后隨觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)更多類似系統(tǒng)開(kāi)展深入研究,結(jié)合課題組正在開(kāi)展的高精度數(shù)值模擬,進(jìn)一步揭示大質(zhì)量恒星形成的完整圖景。”
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