大质量恒星通过强烈辐射、星风和最终的超新星爆发影响星际介质,是驱动星系演化并调节周围小质量恒星形成与演化环境的重要天体。大质量恒星形成过程十分迅速,因此它们如何在短时间内获得足够物质,一直是恒星形成研究中的关键问题。
近日,中国科学院新疆天文台恒星形成与演化研究团组博士后谢津津等科研人员对大质量恒星形成区SDC335.579-0.292 的研究发现,其气体内落速度呈现出一种“倒置内落速度结构”( inverted infall profile)。这与传统塌缩模型中气体内落速度“越靠近中心越快”的认知大不相同,揭示了大质量恒星形成区结构及动力学上的复杂性。研究团队成员来自中国科学院新疆天文台、清华大学、英国曼彻斯特大学、英国卡迪夫大学等机构。研究论文已发表于《国际天文学期刊》(2026, MNRAS, 548, stag644) 。
SDC335.579-0.292,简称SDC335,是银河系中一个典型的大质量恒星形成红外暗云,距离太阳约3.25 千秒差距,尺度约2.4 秒差距,总质量约为5500 个太阳质量,内部正在形成年轻OB 星。其中心区域的SDC335-MM1 是银河系中已知的最致密原恒星之一,这使得SDC335 成为研究大质量恒星如何从云团获得物质的重要目标。
在气体内落的观测研究中,像HCO+这样的光学厚谱线会呈现出自吸收特征,其蓝移峰的强度大于红移峰,而由光学薄同位素分子H13CO+示踪的系统速度则位于自吸收谷底。这些谱线轮廓为气体的内落运动提供了强有力的证据。研究团队利用MALT90 巡天中Mopra 22 米望远镜获得的HCO+和H13CO+谱线成图观测,对SDC335 的气体运动进行定量分析,并进一步结合Hill5 半解析模型以及LIME、RADMC-3D、RATRAN 等辐射转移模型反推出云团内部的真实速度场。多种模型的比较不仅提高了内落速度测量的可靠性,也揭示了简化模型在描述复杂大质量恒星形成区时的局限。
研究结果显示,SDC335 中心方向的内落速度为~0.6–1.6 千米/秒,质量吸积率达到~ 10-3 — 10-2个太阳质量/年。更重要的是,内落速度并非向中心单调增加,而是在距中心约0.7 秒差距处达到极小值,从该半径处向内或向外都持续增大。这样的“倒置内落速度结构”表明,大质量恒星获得物质的过程并不是单一平滑的径向塌缩,而可能受到云团结构、碎裂过程、纤维状气体汇聚和局部动力学过程的共同调节。而SDC335中光学薄的谱线线宽主要来自望远镜波束内未分辨的有序内落运动。这些发现为理解大质量恒星的质量输运和全局塌缩提供了新的观测约束,也为未来高分辨率分子谱线研究提供了重要参考。
本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院国际伙伴计划、新疆维吾尔自治区相关科技项目以及天池英才项目等资助和支持。



