天文學家終於發現：超大質量恆星，為什麼這麼大了！

2020-10-18 博科園

文章來自：博科園官網

天文學家發現，一顆巨大的原恆星仍然在變得更大，儘管它將大量的熱氣羽流推離自己。這一發現可能有助於解開關於大質量恆星，是如何變得如此巨大的一個持久謎團。年輕原恆星通過從周圍旋轉的緻密氣體和塵埃盤中收集物質來增加質量。但是，一旦原恆星增長超過一定的大小，進一步的吸積就會受到發出的光阻礙。

當紫外光從周圍圓盤中的原子中剝離電子，產生從恆星蒸發的熱電離等離子體時：可能會發生這種情況，這一過程被稱為光蒸發外流。理論計算表明，這一因素和相關因素太弱，無法阻止吸積。

但沒有足夠的觀測證據來支持這一觀點，尤其是因為超大質量的原恆星非常罕見，而且距離地球非常遠。天文學家利用智利ALMA射電天文臺和新墨西哥州VLA射電天文臺研究了一顆被稱為G45.47+0.05的原恆星。

尋找當電子落在氫原子的兩個能級之間和電子散射正離子而沒有被捕獲時發出的無線電波和微波，這兩個跡象表明氣體正在被電離。研究人員在從原恆星向外延伸的沙漏狀區域內發現了這些信號。觀測顯示，氣體達到約1萬攝氏度的溫度，並以每秒約30公裡的速度移動。這表明沙漏形狀的區域充滿了電離氣體，這些氣體是通過光碟機動電離從原恆星盤中發射出來的。

這是第一次強有力地探測到：由形成中非常大質量恆星驅動的分解光蒸發外流，流出結構已明確解決，這讓我們可以仔細觀察此類流出中的物質分布和動態。這顆原恆星質量已經是太陽的30到50倍，但研究小組在沙漏內發現了較窄的噴流結構，這表明它仍在增長。這種高速射流被認為是由吸積盤磁驅動，因此是吸積正在進行的證據。

研究人員將對G45進行更詳細的研究，以了解電離流出是如何與其周圍環境相互作用，同時還將尋找其他有類似流出的原恆星例子。大質量原恆星產生強烈的輻射反饋，可能有助於設定它們在吸積過程結束時達到的質量。

因此，研究這樣的反饋，對於理解大質量恆星的形成至關重要。研究利用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)在1.3毫米和卡爾·G·詹斯基超大型陣列(VLA)在7毫米的高解析度觀測，發現了向大質量原恆星G45.47+0.05的光致電離雙極外流。

根據研究導出的電離光子速率，估計驅動源的質量為30-50M⊙，或者根據H30⊙運動學估計驅動源的質量為30-40Mα。光蒸發物質的運動學主要由靠近圓盤平面的旋轉主導，而加速到圓盤平面上方的流出運動。

光蒸發流出的質量損失率估計為~(2-3.5)×10−5M⊙yr−1。研究還發現了可能嵌入廣角電離流出的非熱發射射流跡象。噴流和大規模光蒸發外流的可能共存表明，儘管有很強的光致電離反饋，吸積作用仍然在進行中。

博科園｜研究/來自：日本理化學研究所

參考期刊《天體物理學》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab5309

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