大質量星形成におけるガス降着のプロセスを解明(Scientists Reveal Process of Gas Accretion in Massive Star Formation)

2025-09-18 中国科学院(CAS)

中国科学院上海天文台(SHAO)の研究チームは、巨大星形成過程におけるガス降着の全貌を初めて明らかにした。アルマ望遠鏡(ALMA)と米VLAによるメーザー天文学を組み合わせ、約2500天文単位(AU)から40AUまでガスが流れ込む過程を観測。星形成領域IRAS 18134-1942では、外縁の渦巻状流れから棒状構造、回転する包絡構造を経てケプラー回転する降着円盤に至る階層的パターンが確認された。ガス供給率は大規模構造で太陽質量の1万分の1/年、円盤スケールで100万分の1/年に低下し、包絡構造と円盤が成長効率を調整することが示された。さらに包絡構造の回転軸が円盤と傾いており、乱流による不均一な角運動量流入が原因と推定された。本成果は『Science Advances』に掲載され、巨大星の成長メカニズム解明に大きく貢献する。

大質量星形成におけるガス降着のプロセスを解明(Scientists Reveal Process of Gas Accretion in Massive Star Formation)
Hierarchical gas kinematic structures. Starting from the upper left and moving clockwise from large to small scales: upper left —”spiral-like” system; upper right — “bar-like” structure; lower right — rotating infalling envelope; lower left — accretion disk. (Image by SHAO)

<関連情報>

棒状渦巻状巨大高密度核におけるガスストリーマー供給型非整列原始星円盤 A misaligned protostellar disk fed by gas streamers in a barred spiral-like massive dense core

Xiaofeng Mai, Tie Liu, Xunchuan Liu, Bo Zhang, […] , and Zhiqiang Shen
Science Advances  Published:17 Sep 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ady6953

Abstract

High-mass stars, born in massive dense cores (MDCs), profoundly affect the cosmic ecosystem through feedback processes and metal enrichment, yet little is known about how MDCs assemble and transfer mass across scales to form high-mass young stellar objects (HMYSOs). Using multiscale [40 to 2500 astronomical units (au)] observations of an MDC hosting an HMYSO, we identify a coherent dynamical structure analogous to barred spiral galaxies: three ~20,000 au spiral arms feed a ~7500 au central bar, which channels gas to a ~2000 au pseudodisk. Further accretion proceeds through the inner structures, including a Keplerian disk and an inner disk (~100 au), which are thought to be driving a collimated bipolar outflow. These multiscale structures (spiral arms, bar, streamers, envelope, disk, and outflow) have been simultaneously observed as a physically coherent structure within an MDC. Our discovery suggests that well-organized hierarchical structures play a crucial role during the gas accretion and angular momentum buildup of a massive disk.

1701物理及び化学
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