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中國科學院紫金山天文台在大質素恒星起源研究方面獲進展

2024-08-12科學

8 月 3 日訊息,大質素恒星(大於 8 倍太陽質素)的起源問題是天體物理學領域懸而未決的關鍵問題。紫金山天文台利用高分辨毫米波 / 亞毫米波幹涉陣(ALMA)數據,報道了目前唯一有重復爆發式吸積的大質素原恒星 M17 MIR 以及由重復爆發式吸積引起的間斷式高速分子噴流。

中國科學院表示,該研究進一步深化了科學家對大質素恒星起源問題的認知。相關研究成果已發表在【天體物理學雜誌快報】(The Astrophysical Journal Letters)上(附 )。

目前表現出爆發式吸積的大質素原恒星樣本較少,包括 S255IR NIRS 3、NGC 6334I MM1、G358.93-0.03 MM1 及 M17 MIR,其中 M17 MIR 是紫金山天文台基於長時間的紅外數據首次獨立發現的。

1993 到 2019 年的紅外測光數據發現 M17 MIR 有明顯地中紅外光度變化。中紅外光變曲線說明存在兩個明顯的紅外光度爆發期以及在其之間的一段寧靜期。此外,M17 MIR 表現出與紅外光變幾乎同步的 22 GHz 水脈澤光變活動。因此,M17 MIR 是首顆有重復爆發式吸積的大質素原恒星。

透過光譜能量分布擬合估算得到爆發期的物質吸積率為每年千分之一太陽質素。透過重復爆發式吸積,M17 MIR 有望成為一顆 20 個太陽質素的 O9 型恒星。

M17 MIR 的水脈澤活動預示外流活動存在的可能性。研究透過分析 ALMA 1.3 毫米波段存檔數據發現 12CO (J=2-1)譜線的高速線翼部份有明顯的超出,成圖後發現間斷式的雙極分子外流。外流的極高速(EHV)部份展現出對稱且準直的噴流狀結構,並可以分辨出明顯的精細結狀結構。假定距離最近的 EHV 結構 N1-1 / S1-1 起源於 2010 年開始的爆發式吸積活動,那麽可以推斷噴流速度約為 421 km s-1。

研究基於這一噴流速度發現,EHV 結構 N1-2 / S1-2 的動力學年齡恰好對應於 20 世紀 90 年代發生的爆發式吸積活動,這驗證了動力學年齡的合理性和準確性。其余間斷式高速分子噴流的動力學年齡小於 400 年,暗示著過去 400 年發生過多次爆發式吸積活動,且每次持續時間約為幾十年,與氣體吸積盤的重力不穩定性以及碎裂模型相符合,這對大質素恒星起源問題的理論研究具有參考價值。

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