上海天文台科研人员揭示大质量恒星形成中的碎裂双模式和多尺度动态物质吸积图景的新证据
近日，由云南大学、中国科学院上海天文台和日本国立天文台等科研团队主导，与日本、墨西哥、美国、德国和智利等国家以及中国台湾的科研人员利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）的高分辨率观测数据，揭示了“枢纽-丝状系统”（HFS）分子云中存在的碎裂双模式和多尺度动态物质吸积现象，为大质量恒星形成机制提供了全新证据。相关成果于2025年8月6日发表在天?学学术期刊《天?与天体物理》上。
研究团队利用国际最先进的（亚）毫米干涉阵望远镜ALMA，在1.3mm波段以约3000天文单位的空间分辨率，对观测目标I18308这例具有优美HFS形态特征的大质量恒星形成区进行了精细刻画（图1左）。研究发现，该单个分子云中存在依赖空间尺度的两种不同碎裂模式，为目前鲜有的大质量恒星形成中的碎裂双模式候选提供了最新的教科书式案例。如图1左所示，HFS云中的丝状结构F1和F2表现为柱状碎裂模式，云核呈准周期性分布，其特征间距分别约为0.11 和0.14 秒差距，该数值符合湍流主导的碎裂机制。然而，位于HFS中心处的尺度更小的hub团块表现为类球状碎裂模式，云核特征间距约为0.06秒差距，符合引力主导的热金斯碎裂机制。这一发现为“碎裂双模式”提供了直接观测证据，对仅预言单一碎裂模式和碎裂机制的部分主流模型提出了观测新挑战，如整体引力坍缩模型，为恒星形成理论研究开辟了新的方向。
图 1：左：目标区域I18308中的HFS形态结构特征以及云核间距的分布。该hub-filament system（HFS）分子云由两条独立丝状结构和中心hub团块构成。右：多尺度动态物质吸积艺术图。
在整个HFS云中未探测到30倍太阳质量以上的星前核，研究还发现云核的质量和密度随演化阶段显著系统性增加趋势。这为“多尺度动态物质吸积”的大质量恒星形成图景提供了又一新的观测证据。研究团队认为，I18308目标区域中具有清晰的HFS形态为该图景提供了天然条件——hub处的低质量星前核通过金斯碎裂形成，经由引力坍缩过程形成中低质量原恒星，通过涉及丝状结构、团块和云核等多尺度物质吸积方式“成长”为最终的大质量恒星（图1右）。
研究论文的第一作者为云南大学物理与天文学院硕士研究生甄灵敏，云南大学刘洪礼副研究员、中国科学院上海天文台吕行研究员和日本国立天文台程宇博士为论文的共同通讯作者。该研究获得了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、云南省基础研究计划项目、云南省“兴滇英才计划”青年项目、中国科学院战略性先导科技专项、上海市自然科学基金和中国科学院“西部之光”项目等经费资助。
论文链接：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202554634
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