《自然—天文学》：李尚活团队发现大质量恒星团中多星系统形成的证据

北京时间2024年1月15日，德国马克思普朗克天文研究所李尚活团队在Nature Astronomy杂志上发表题为“Observations of high-order multiplicity in a high-mass stellar protocluster”的研究论文。

该研究通过对一个距离地球16960光年外的大质量恒星形成区的观测，为大质量恒星团中的多星系统形成提供了最为直接的观测证据。研究人员通对这个大质量恒星形成区的观测，发现在这个区域内的大质量原恒星团中有1个五星、1个四星、1个三星和4个双星系统主要通过致密云核碎裂形成。

观测发现，在我们银河系内超过80%以上的大质量恒星（≥ 8 M⊙）都是双星或者是更高阶的多星系统。这些多星系统的相互作用在调节恒星团的动力学及恒星演化中起着关键性的作用，并且双星并合是引力波的一个重要起源。然而，由于一直缺乏对早期大质量原恒星团内部多星系统的天文观测，我们对这些双星和更高阶多星系统起源的了解非常有限。

目前普遍认为多星系统主要可以通过致密云核碎裂和吸积盘碎裂产生。但是，因为一直缺乏有效的天文实测，所以无法确定大质量恒星团中的多星系统是何时、何地、主要通过何种机制形成。针对此问题，德国马克思普朗克天文研究所李尚活博士所领衔的国际团队，利用世界上最强大的毫米波/亚毫米波干涉阵（阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列，简称ALMA），对距离地球大约16960光年的一个典型大质量恒星形成区（G333.23-0.06）进行了观测，通过数据分析，发现在这个区域内的大质量原恒星团中有1个五星、1个四星、1个三星、4个双星系统和24个单星正在同步形成。在G333.23-0.06核心区域3.9光年的范围内具有3000个太阳质量的致密分子云团块，使得它具有足够多的气体含量和足够高的气体密度可形成一个大质量恒星团。实际上，我们的太阳系就来自于一个类似这样的大质量原恒星团形成区。

图1：G333.23-0.06的尘埃连续谱图像。

研究人员通过分析探测的分子谱线辐射，发现多星系统及其母云结构没有呈现盘状动力学结构，暗示了探测的多星系统并非由吸积盘碎裂而是由致密云核碎裂产生，这对大质量恒星团及其内部多星系统起源和演化的研究具有重要的科学价值。此外，该研究结果表明原恒星团在较早期阶段就已经呈现出复杂的多星系统，从观测上限制了多星系统的形成时标。

研究团队还指出在该大质量恒星形成区中观测到的多星比例高于小质量恒星形成区中的多星比例，表明在更密集的大质量原恒星团中具有更高的多星比例。该项工作为早期大质量原恒星团中的原生多星系统的初始结构提供了距今为止最清晰的直接测量，为理论模型和模拟研究提供了初始参数和实测基础。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41550-023-02181-9

转自：“小柯物理”微信公众号

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