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百度AI平臺(tái)制作的分子云中層級(jí)氣體結(jié)構(gòu)藝術(shù)圖。中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)供圖

中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)揭示了大質(zhì)量恒星形成區(qū)中氣體從大尺度流向小尺度的完整過程，為大質(zhì)量原恒星在復(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)。相關(guān)研究近日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

大質(zhì)量恒星是指質(zhì)量大于8倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，往往形成于大尺度、復(fù)雜且高度動(dòng)態(tài)的氣體環(huán)境中。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。

研究團(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)，發(fā)現(xiàn)了“類旋臂-棒狀-旋轉(zhuǎn)包層-吸積盤”的復(fù)合系統(tǒng)。

具體而言，在該大質(zhì)量恒星形成區(qū)中約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“旋臂”。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)，將氣體引導(dǎo)至核心區(qū)域。而在約2000天文單位的核心范圍內(nèi)，氣體形成了旋轉(zhuǎn)塌縮包層，并在約500天文單位范圍內(nèi)形成了具有開普勒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)特征的吸積盤。值得一提的是，這是首次在單個(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)，該系統(tǒng)與棒旋星系具有驚人的相似性。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步計(jì)算發(fā)現(xiàn)，“旋臂”和棒狀結(jié)構(gòu)的氣體運(yùn)輸速率保持在10-4太陽(yáng)質(zhì)量每年的水平，表現(xiàn)為層級(jí)但連續(xù)的氣體下落模式；在吸積盤區(qū)域的氣體吸積率則下降到10-6太陽(yáng)質(zhì)量每年，表明旋轉(zhuǎn)塌縮包層和吸積盤共同調(diào)控了原恒星的吸積率。需要注意的是，旋轉(zhuǎn)包層與由甲醇脈澤示蹤的原恒星盤速度梯度相反，這可能是由于湍動(dòng)的氣體輸入帶來了不均勻的角動(dòng)量輸入，導(dǎo)致原恒星盤的角動(dòng)量軸發(fā)生擺動(dòng)。

相關(guān)論文信息：http://doi.org/10.1126/sciadv.ady6953

（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》2025-09-22 第1版 要聞）