ALMA观测显示双星 三星 四星和五星系统如何在分子云中同时形成

对于人类来说，生多胞胎的几率不到2%。对于恒星，尤其是特别重的恒星，情况就不同了。天文学家在双系统或多系统中超过80%的情况下观测到比太阳重许多倍的恒星。关键问题是，它们是否也是以倍数形式诞生的，或者恒星是否是单独诞生的，并随着时间的推移而相互接近。

长期以来，多胞胎一直是大质量恒星的常态。至少在计算机上是这样，因为在理论模拟中，巨大的气体和尘埃云往往会坍缩并形成多个大质量恒星系统。这些模拟描绘了一个分层过程，其中较大的云部分收缩形成更致密的核心，而这些“母核”内的较小区域塌陷形成单独的恒星：大质量恒星，但也有许多质量较小的恒星。

天文学家确实发现了大量完全形成的多恒星系统，尤其是重量比太阳重许多倍的恒星。然而，这还不能证明像模拟所预测的那样，具有大质量恒星的多个系统已经在原始云中形成。

ALMA观测到一个巨大的星团

ALMA射电天文台是一个敏感射电望远镜网络，可以以非常高的分辨率观察形成恒星的冷分子气体，其系统观测现在首次表明计算机模拟是正确的。ALMA望远镜的图像显示，单分子云不仅会产生双星系统。他们观察到大量不同的多重系统的起源。我们的太阳可能也是由这种混合物形成的。

足够详细地观察恒星形成区域是非常困难的。到目前为止，观测仅能显示出大质量星团中孤立的多重事件的少数候选者，但与模拟预测的大量多重事件完全不同。

为了证实或排除当前大质量恒星形成的模型，显然需要更详细的观测。一旦智利的ALMA天文台投入运行，这一切就成为可能。以目前的形式，ALMA结合了多达66个射电天线，充当一个巨大的射电望远镜，允许射电观测显示精美的小细节。

由日本国家天文台NAOJ和东京高等研究大学的PatricioSanhueza领导，包括来自海德堡马克斯·普朗克天文研究所的几位研究人员，一组天文学家开始观测30个有前景的大质量恒星形成区域，2016年至2019年期间的ALMA。

事实证明，分析数据是一项相当大的挑战，并且花费了数年时间。每次单独的观察都会产生大约800GB的数据，并且根据所有不同天线的贡献重建图像是一个复杂的过程。

目前已发表的结果基于对其中一个恒星形成区域的分析，该区域的目录号为G333.23–0.06。该分析由MPIA的李尚火领导，他也是该研究论文的主要作者，该论文现已发表在《自然天文学》上。它的标题是“高质量恒星原星团中高阶多重性的观测”。

由此产生的重建图像非常引人注目：它们显示了大约200,000个天文单位的大区域的细节，精确到大约200个天文单位(地日距离的200倍)。

恒星是如何形成的

对于目前大质量恒星形成的情况来说，这一结果是个好消息。在G333.23-0.06中，李和他的同事发现了四个双星原恒星、一个三重系统、一个四重系统和一个五重系统——与预期一致。事实上，对环境的观测支持了高质量恒星形成的特定场景。它们为分层恒星形成提供了证据，其中气体云首先分裂成气体密度增加的“核心”，然后每个核心分裂成多个原恒星系统。

马克斯·普朗克天文学研究所行星和恒星形成部门恒星形成小组的负责人HenrikBeuther表示：“最后，我们能够详细观察一个巨大恒星形成中丰富的多恒星系统阵列。特别令人兴奋的是，这些观测结果甚至为大质量恒星形成的特定场景提供了证据。”

马克斯·普朗克天文学研究所的天文学家、当前出版物的主要作者李尚火补充道：“我们的观察似乎表明，当云塌陷时，多次波很早就形成了。但事实真的是这样吗?对其他研究的分析恒星形成区域，其中一些比G333.23-0.06更年轻，应该会给我们答案。”

具体来说，天文学家目前正在对他们观测到的另外29个大质量恒星形成区域进行类似的分析，很快就会有另外20个区域加入进来，由李领导的新的ALMA观测。这应该可以对这些区域的特性进行更深入的统计，并深入了解倍数的演变。但即使有了目前的结果，多次波在大质量恒星形成中的作用现在仍牢牢地扎根于观测中。

巨大的爆炸和时空的震动

质量超过太阳八倍的大质量恒星形成了多个恒星系统，它们引起了天文学家的特别兴趣：最大质量的恒星比我们的太阳亮得多，并且浪费了它们的能量供应。它们的死亡时间比太阳等低质量恒星要早一千倍。

如果恒星因超新星爆炸而死亡后恒星系统仍然受到束缚，中子星和黑洞仍然存在，相互绕行。当黑洞合并时，它们会发出引力波，探测器几年前就能够测量到引力波。中子星的碰撞也特别令人兴奋。我们已知的最重元素，例如金，显然是在这样的千新星中形成的。