軌道が示す、2個の大質量原始星の最近の接近

大質量星はしばしば連星として見つかるが、その始まりを観測するのは難しい。2個の星は同じガス円盤の分裂で生まれることも、雲の別々の核で形成されて後に出会うことも、星団内の相互作用で近づくことも考えられる。Yao Wang、Yichen Zhangらは、物質を供給する雲にまだ埋もれた原始星の対IRAS 07299−1651で、これらの経路を見分けようとした。

研究チームは、アルマ望遠鏡（ALMA）とジャンスキー超大型干渉電波望遠鏡群による約8年分の観測を比較した。原始星どうしの相対位置のごく小さな変化から、空の平面上の運動を求めた。水素再結合線、すなわち電子が水素イオンと再結合するときの放射から、視線方向の速度を得た。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡と超大型望遠鏡の画像はジェットの向きを示した。これらを組み合わせ、軌道運動と各天体を囲む円盤の向きを三次元で再構成した。

データが支持する軌道解は、非常に細長く放物線に近い経路と、現在約200天文単位の間隔を示した。1天文単位は地球と太陽の平均距離である。「放物線に近い」とは、星が空に見える曲線を描くという意味ではない。推定した軌道エネルギーが、重力で結ばれた楕円軌道と、2天体が永遠に離れていく開いた通過経路との境界に近いという意味だ。このため、現在のデータだけでは対が結合したままか決められない。

円盤の幾何も手掛かりを加えた。水素線とジェット方向から、2個の星周円盤は軌道面に対しても互いに対しても大きく傾いた面で回転していると分かった。1枚の円盤が整然と分裂したなら、より似た向きになると予想される。チームは、高離心率の軌道とずれた円盤の組み合わせを、各原始星が別のガス核で形成を始めた証拠と解釈する。その後、放物線に近い接近が核を引き合わせ、現在の配置を作ったという。代表的な軌道解では最接近は観測の約60年前だが、この年代はモデル推定であり、直接見た場面ではない。

研究はこの経路を「核の合体」と呼ぶ。ガス核が出会って連星系を組み立て始める一方、原始星と各円盤は見分けられる状態にある。2個の星そのものが物理的に融合したという意味ではない。この結果は2019年公表の観測解釈も改める。当時のデータは共通円盤の分裂による同時形成と両立したが、より長い観測期間が軌道運動を明らかにし、円盤のずれを無視しにくくした。

IRAS 07299−1651は、当初別々だった核の接近が観測された構造を最もよく説明する具体例となった。ただし、この1系から銀河系の大質量連星がこの経路で形成される頻度は分からない。他の原始星を数年にわたって追跡すれば、非常に高離心率の軌道とずれた円盤が例外なのか、大質量連星形成で繰り返される段階なのかを検証できる。