ALMA 凝視下的新生巨星重力之舞

作者: Uliana S

ALMA 凝視下的新生巨星重力之舞-1
使用 ALMA 天文望遠鏡取得的 IRAS 07299−1651 中心雙星系統圖像。來源:NASA、ESA、CSA、STScI、J. De Pascuale(STScI)、ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)、Y. Zhang。

在距離地球約 5500 光年的遙遠恆星形成區 IRAS 07299−1651 中,一幕天文學家幾乎從未有機會親眼目睹的場景正在上演。兩顆大質量原恆星——尚未完全形成的恆星,正積極地從周圍的氣體和塵埃中獲取質量——正繞著彼此運行。它們的總質量已至少達到 18 個太陽質量,而彼此間的距離目前約為 200 天文單位。若以宇宙尺度衡量,這一切正發生在我們的眼前。

由上海交通大學的張義成帶領的國際研究團隊,利用 ALMA 無線電干涉儀對這對恆星進行了近八年的追蹤。他們記錄下了恆星在天空中位置的細微偏移。除了 ALMA 的數據外,還加入了來自甚大陣、James Webb Space Telescope 的紅外影像以及 Very Large Telescope 的觀測資料。最終,研究人員成功還原了該系統完整的立體圖像:包括軌道、每顆恆星周圍吸積盤的方向,以及從中噴射出的噴流方向。

呈現出的景象與預期完全不同。軌道呈現高度拉長的橢圓,幾乎接近拋物線狀。兩顆原恆星周圍的吸積盤相對於彼此以及軌道平面都發生了嚴重的傾斜。如果這兩顆恆星如經典的碎裂情境所假設的那樣,是從同一個巨大的旋轉盤中共同誕生的,那麼它們的自轉和吸積盤應該大致共軸。然而在這裡,一切看起來都顯得混亂且「格格不入」。

研究人員得出結論,這兩個天體最初是在分子雲中各自獨立的緻密核心中形成的。隨後發生了一次近距離的重力交會——這是一種宇宙級的「邂逅」,根據地球曆法,這僅發生在約 60 年前。在天文時鐘上,這只是一瞬間。每顆恆星周圍的緻密吸積盤在這次邂逅中倖存下來並保持了其結構。目前,該系統正處於平衡的邊緣:軌道接近束縛態的邊界,與周圍氣體的進一步相互作用將決定這兩顆巨星是會永遠相伴,還是會分道揚鑣。

這項發表於 Nature Astronomy 的研究表明,大質量恆星的早期生命可能比預想的更具動態且不可預測。大多數大質量恆星都存在於聯星或多星系統中,正是這類恆星對隨後透過超新星爆發、重元素釋放以及下一代恆星的形成,決定了整個宇宙區域的命運。

在這次事件中,人們能感受到宇宙的宏大尺度。在星際雲某處寒冷的黑暗中,兩個巨大的氣體團偶然靠近,從這次邂逅中誕生了一個可能閃耀數百萬年的系統。我們生活在一個如此壯麗的過程不斷發生的世界裡,而現代儀器讓我們得以瞬間窺見這場宇宙芭蕾的最核心。

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