中国科学院新疆天文台博士研究生孟德朝在中国科学院新疆天文台加尔肯·叶生别克研究员和合作导师中国科学院上海天文台刘铁研究员指导下,与国内外合作者利用ALMA-QUARKS巡天数据,研究了大质量原恒星对周围物质的加热作用。研究发现,原恒星释放的强烈辐射能够抑制周围热分子核继续碎裂,为大质量恒星持续吸积和成长创造有利条件。相关成果发表在《天体物理学报增刊》上(The Astrophysical Journal Supplement Series, 285:29 (26pp), 2026 July)。
大质量恒星诞生在寒冷而致密的分子云中。气体在引力作用下不断收缩,却也很容易分裂成许多较小的核。因此,一个长期困扰天文学家的问题是:大质量恒星如何避免周围物质过度碎裂,并获得足够多的“食物”继续长大?
研究团队从58个大质量恒星形成区中识别出83个热分子核,并利用乙腈分子充当“温度计”,绘制热核内部的温度和密度分布,并通过辐射转移模拟估算中心原恒星的光度。结果显示,这些热核普遍呈现由内向外逐渐降温的结构(见图1),说明中心原恒星正在持续加热周围包层。
进一步分析发现,原恒星越明亮,周围气体越不容易碎裂。研究人员用热Jeans质量描述气体发生碎裂所需达到的临界质量。样本的热Jeans质量平均约为热核包层质量的两倍(见图2)。这意味着原恒星仿佛在周围建立了一道“热屏障”,提高了气体碎裂的门槛,使物质更容易集中到少数大质量核中,而不是分散形成大量小质量天体。
研究还发现,质量更大的分子云团通常孕育着更明亮的原恒星,并产生更强的热反馈。这一结果为理解大质量原恒星、热分子核及其母云团如何共同演化提供了新的观测依据。
该研究得到国家科技重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目支持。

图1.(论文图2):一个示例热分子核的温度、物质和分子丰度分布。

图2.(论文图8):原恒星光度、热Jeans质量和包层质量之间的关系。


