轨道显示两颗大质量原恒星近期曾相遇
IRAS 07299−1651的三维运动和倾斜星周盘支持这样一种情景:两个天体先各自形成,随后才组成一对。

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大质量恒星经常成对出现,但这类系统如何起步很难观测。两颗恒星可能由同一个气体盘碎裂而生,也可能先在同一云团的不同致密核中形成、后来相遇,还可能在星团相互作用中被拉到一起。Yao Wang、Yichen Zhang及其同事试图在IRAS 07299−1651中区分这些路径。这个系统包含一对仍埋在供给物质的云团中的原恒星。
研究人员比较了阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)和詹斯基甚大阵列近八年间的观测。两颗原恒星相对位置的细微变化给出了它们在天空平面上的运动。氢复合线——电子重新与氢离子结合时产生的辐射——提供了视线方向速度。詹姆斯·韦布空间望远镜和甚大望远镜的图像显示了喷流方向。把这些测量合并后,团队重建了三维轨道运动,也确定了每个天体周围星盘的朝向。
较受数据支持的轨道解给出一条非常狭长、接近抛物线的轨迹,目前间距约为200个天文单位;一个天文单位是地球到太阳的平均距离。“接近抛物线”并不是说恒星会在天空中画出肉眼可见的曲线,而是说估算的轨道能量接近一道分界:一侧是受引力束缚的椭圆轨道,另一侧是两个天体最终永远分离的开放掠过。因此,现有数据还不能确定这对原恒星是否会长期保持束缚。
星盘几何又提供了一条线索。氢谱线和喷流方向显示,两个星周盘的旋转平面相对于轨道以及彼此之间都有很大倾角。如果两颗星是在同一个星盘内有序碎裂形成,其方向通常应更为相近。团队把高偏心率轨道与星盘错位的组合解释为:每颗原恒星最初形成于不同气体核,一次近抛物线相遇随后把两者带到一起,形成当前结构。在代表性的轨道解中,最近接发生在观测前约60年;这个日期是模型估计,并非望远镜直接拍到的过程。
研究把这条路径称为“核合并”:两个气体核相遇并开始组装双星系统,而原恒星及其星盘仍能分别辨认。这个词并不表示两颗恒星本身已经物理合并。新结果也改变了对2019年观测的解读。当时的数据仍与同一星盘碎裂、共同形成的图景相容;更长时间跨度揭示了轨道运动,使星盘错位不再容易忽略。
因此,IRAS 07299−1651提供了一个具体案例:起初分离的两个气体核相遇,最能解释目前观测到的结构。不过,单个系统无法说明银河系中有多少大质量双星经由这条路径形成。对其他原恒星开展多年监测,才能检验高偏心率轨道与错位星盘究竟是少见例外,还是大质量双星形成的常见阶段。
要点
- 近八年的射电数据使研究人员得以重建IRAS 07299−1651的三维运动。
- 高偏心率轨道和两个错位星盘支持先分别形成、后近距离相遇的图景。
- 这一情景能解释该系统,但尚不能确定它在大质量双星中有多常见。

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