在恒星誕生之初，大塊頭的恒星是怎么“進(jìn)食”的？它們是否也有吸積盤作為“餐盤”？這些問(wèn)題一直沒(méi)有明確的答案。

利用阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡（ALMA）的高分辨率觀測(cè)數(shù)據(jù)，中外天文學(xué)家在銀河系中心方向發(fā)現(xiàn)了一個(gè)被周圍天體近距離掠過(guò)，從而產(chǎn)生旋臂結(jié)構(gòu)的大質(zhì)量新生恒星吸積盤。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《自然·天文》雜志。

吸積盤給恒星“寶寶”輸送養(yǎng)分

在恒星形成過(guò)程中，環(huán)繞著新生恒星的周圍會(huì)產(chǎn)生吸積盤。這個(gè)吸積盤，也被稱為原恒星盤，是恒星形成過(guò)程中的關(guān)鍵一環(huán)。新生恒星通過(guò)吸積盤持續(xù)地從環(huán)境中聚集氣體，逐漸長(zhǎng)大。因此，吸積盤是名副其實(shí)的“餐盤”，把發(fā)育所需的養(yǎng)分不斷地傳送給恒星“寶寶”。

對(duì)于類似太陽(yáng)的小質(zhì)量恒星的吸積盤，天文學(xué)家已研究了數(shù)十年，其觀測(cè)和理論結(jié)果都較為豐富。然而，對(duì)于更大質(zhì)量的恒星，尤其是30倍太陽(yáng)質(zhì)量以上的早型O型星，目前尚不清楚其形成過(guò)程中是否也存在吸積盤。

“這些更大質(zhì)量的早期恒星遠(yuǎn)比太陽(yáng)明亮，光度可達(dá)太陽(yáng)的數(shù)十萬(wàn)倍，可劇烈影響整個(gè)星系的環(huán)境。理解這些大質(zhì)量恒星的形成過(guò)程具有十分重要的意義?！敝袊?guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)副研究員呂行說(shuō)。

銀河系的中心距離地球約2.6萬(wàn)光年，是一個(gè)獨(dú)特而重要的恒星形成區(qū)域。這里有超大質(zhì)量黑洞，也有數(shù)千萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星形成原材料——稠密的氫分子氣體。

借助ALMA，研究人員在銀河系中心附近區(qū)域發(fā)現(xiàn)了一個(gè)直徑相當(dāng)于4000倍地球到太陽(yáng)距離的吸積盤，該吸積盤正圍繞著一顆32倍太陽(yáng)質(zhì)量的早型O型星轉(zhuǎn)動(dòng)。

呂行說(shuō)，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)表明，大質(zhì)量恒星形成過(guò)程中確實(shí)有吸積盤的參與，而且該結(jié)論在銀河系中心這樣的特殊環(huán)境下依然成立。

旋臂結(jié)構(gòu)或是天體“造訪”遺跡

通常，吸積盤應(yīng)當(dāng)是一個(gè)對(duì)稱的圓盤。然而，出乎意料的是，新發(fā)現(xiàn)的這個(gè)吸積盤里有一對(duì)明顯的旋臂結(jié)構(gòu)。如果吸積盤自身不穩(wěn)定，是有可能在引力作用下主動(dòng)碎裂成這種旋臂結(jié)構(gòu)的。但是呂行所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)吸積盤處在一個(gè)很穩(wěn)定的狀態(tài)，不會(huì)輕易碎裂。

因此，研究人員認(rèn)為存在另一個(gè)可能的解釋，即旋臂是受到外部擾動(dòng)產(chǎn)生的。在這個(gè)吸積盤附近，他們恰好發(fā)現(xiàn)了一個(gè)3倍太陽(yáng)質(zhì)量的天體，它可能就是外部擾動(dòng)的來(lái)源。

為了驗(yàn)證這一猜想，研究團(tuán)隊(duì)首先利用解析計(jì)算，檢查了這個(gè)天體幾十種可能的歷史軌跡，發(fā)現(xiàn)只有在一種軌跡下，它才有可能擾動(dòng)吸積盤。隨后，研究人員利用上海天文臺(tái)的高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái)，通過(guò)數(shù)值模擬追蹤了這一軌跡，重現(xiàn)了這個(gè)天體在一萬(wàn)多年前掠過(guò)吸積盤，并在吸積盤中攪出旋臂結(jié)構(gòu)的完整過(guò)程。研究人員據(jù)此確認(rèn)，這個(gè)吸積盤中的旋臂很可能是周圍天體“造訪”過(guò)程中留下的遺跡。

呂行說(shuō)：“我們已經(jīng)提交了新的ALMA觀測(cè)申請(qǐng)，希望把分辨率再提高3倍，達(dá)到望遠(yuǎn)鏡的極限，以期看清這個(gè)吸積盤里隱藏的細(xì)節(jié)。”

陸成寬