借助位于智利的ALMA射电望远镜阵，天文学家首次细致观测到了大质量恒星诞生之处复杂的空间环境。图片来源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)

由日本茨城大学樋口彩（Aya Higuchi）领导的团队，利用智利阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵（ALMA），对大质量恒星形成区IRAS 16547-4247进行了观测。观测结果显示，至少有两个气体外流正从一颗原恒星（protostar）向外喷出，暗示这一区域可能存在两颗新生的恒星。此外，对甲醇（methanol）分子发射线所作的射电观测，清晰地揭露出了一个沙漏状结构，这是气体外流向外扩散时推开周边的气体云而产生的。这是天文学家首次在大质量恒星形成区域的甲醇观测中发现这样的沙漏状结构。

夜空中闪烁着的一颗颗星星，质量其实并不一样。有些星星的质量还不到太阳的1/10，有些星星却能超过太阳质量的100倍。为什么恒星的质量天生就如此千差万别？是什么因素导致它们质量不同？这些最基本也最难解的天文学问题，至今都还没有得到解答。想要破解这些谜题，细致地观测不同质量的恒星形成的过程，至关重要。

质量超过太阳10倍的大质量恒星，形成过程还有待探测。细致地观测大质量恒星的早期形成过程非常困难，因为大质量恒星的数目原本就比太阳大小的恒星要少，而大质量恒星的演化过程却比低质量恒星迅速得多。另一个不利于研究的因素在于，大质量恒星距离地球更远。低质量恒星的形成区域距离地球大约500光年，而大质量恒星的形成区域，就算是离我们最近的猎户座大星云，也足有1500光年。再加上大质量恒星通常都在星团中诞生 ，想要细致了解它们的形成过程，就必须要有高分辨率的观测才有可能做到。在这方面，ALMA是目前天文学家手中最有利的“武器”，因为它能力对恒星形成的关键成分——气体和尘埃进行高灵敏度和高分辨率的观测。

由日本茨城大学樋口彩（Aya Higuchi）领导的研究团队，对天蝎座方向的亮红外源IRAS 16547-4247进行了观测。IRAS 16547-4247距离地球9500光年，是一个发出强烈辐射、光度相当于太阳60倍的明亮天体，周围包裹着质量相当于太阳1300倍的稠密分子云。过去对这一区域中一氧化碳分子所做的射电观测，曾经揭示出一对气体外流，天文学家当时认为它们源于一颗年轻的恒星。此外，除了一个明亮的天体位于中心以外，天文学家过去还在这一区域发现过其他一些射电源。樋口彩说，“尽管许多天文学家猜测，这里应该是大质量恒星正在形成的高产区域，但凭借现有望远镜能够提供的分辨能力，我们不可能探测到大质量原恒星周围运动着的气体。”

为了研究IRAS 16547-4247周围气体的结构和动力学性质，这个团队观测了尘埃、一氧化碳和甲醇的分子发射线。对尘埃的观测首次结果，这一区域的中心包含着两团高密度气体云，质量是太阳的10倍到20倍。科学家认为，这些气体云就像蚕茧一样，包裹着新近正在形成的大质量恒星。

对一氧化碳的观测结果则表明，看上去像是一个在南北方向上略略延伸的模糊斑点，实际上包含着两对气体外流，一对朝南北方向延伸，另一对朝东西方向延伸。由于ALMA的角分辨率是先前观测所用设备的36倍，最新的观测结果清楚地揭示出了这些气体复杂的结构和动力学特征。天文学家通常假设，一颗原恒星只能产生一对气体外流，这些观测结果暗示，这一区域有多颗恒星正在同时形成。

最重要的是，研究团队发现IRAS1654-4247中心向外扩散的甲醇分子构成了沙漏状的结构。甲醇通常形成于尘埃表面，不过当某些过程导致温度升高时，甲醇就会从尘埃表面释放出来，形成甲醇气体，发出射电波辐射。这些天文学家发现，甲醇气体分布而成的这个沙漏结构，与他们观测到的一氧化碳气候外流的轮廓相符，表明这些甲醇是原恒星吹出的气体外流驱散周边气体导致温度升高而被气化的。这种沙漏形状的结构在低质量原恒星周围时有发现，但在大质量恒星的形成区域还是首次发现甲醇气体的这种分布。

“我们对一氧化碳和甲醇所作的射电观测，细致地探索了大质量恒星正在成团形成的区域中气体的分布及动力学特征。” 樋口彩说，“猎户座星云是典型的大质量恒星形成区域，但ALMA让我们能够在比猎户座星云还要远7倍的地方，以前所未有的最高成像分辨率，让我们看清星团中恒星形成的复杂环境。在未来对大质量恒星形成区域的研究中，ALMA将变得不可或缺。”（编辑：Steed）