熱フィードバックが大質量星形成の鍵となる可能性(Study: Thermal Feedback May Hold the Key to Massive Star Growth)

2026-07-30 中国科学院(CAS)

中国科学院新疆天文台を中心とする研究チームは、ALMA-QUARKSサーベイの観測データを用いて、大質量星が形成過程でどのように周囲のガスの分裂(フラグメンテーション)を抑え、自身の成長に必要な物質を獲得するかを調べた。58の大質量星形成領域から83個の高温分子コアを解析し、メチルシアニド(CH₃CN)を分子温度計として温度・密度分布を測定するとともに、放射輸送モデルにより原始星の光度を推定した。その結果、高温分子コアは中心から離れるほど温度が低下し、内部の原始星からの放射によって継続的に加熱されていることが判明した。また、光度の高い原始星ほど周囲のガスは重力による分裂が起こりにくくなり、熱的ジーンズ質量が高まることで、多数の低質量天体へ分散するのではなく、限られた大質量コアへ物質が集中することが示された。この「熱的フィードバック」は、大質量星の成長を支える重要な仕組みであり、原始星・高温分子コア・母体分子雲の共進化を理解する上で新たな観測的制約を提供する成果となった。

熱フィードバックが大質量星形成の鍵となる可能性(Study: Thermal Feedback May Hold the Key to Massive Star Growth)
An example of temperature, density and abundance distributions. (Image by XAO)

<関連情報>

ALMA-QUARKSサーベイ:高温分子核における大質量原始星の熱フィードバックの調査 The ALMA-QUARKS Survey: Investigating Thermal Feedback of Massive Protostars in Hot Molecular Cores

Dezhao Meng, Tie Liu, Jarken Esimbek, Yisheng Qiu, Jixing Ge, Neal J. Evans II, Aina Palau, Guido Garay, Paul F. Goldsmith, Fengwei Xu
The Astrophysical Journal  Published: 2026 July 8
DOI:10.3847/1538-4365/ae77e7

Abstract

We identify a sample of 83 spatially resolved hot molecular cores (HMCs) in the Querying Underlying mechanisms of massive star formation with ALMA-Resolved gas Kinematics and Structures (QUARKS) survey, aiming at investigating thermal feedback from massive stars. Using CH3CN (12–11) line emission together with 1.3 mm continuum data, we derive the radial temperature, volume density, and CH3CN abundance profiles for the 83 HMCs. Based on the envelope temperature and density profiles, we compute the luminosities of the embedded massive protostars with the RADMC-3D radiation transfer model. The derived luminosities are comparable (within ∼1 dex) to the bolometric luminosities of their natal clumps and show strong correlations with several core-scale properties, including the HMC mass (Log[Menv] = 1.01 Log[L] − 4.80), the inner core radius (the flat radius of Plummer-like volume density profile) (Log[a] = 0.46 Log[L] + 0.52), and the central density (Log[nc] = −0.55Log[L] + 10.47). These empirical relations provide useful observational constraints for physical models of protostellar objects. Importantly, we find a strong positive correlation between the massive protostellar luminosity and the local thermal Jeans mass. The derived Jeans masses, MJeans, exceed the HMC masses Menv, with the average MJeans being two times larger than the average Menv. This provides observational evidence that thermal feedback from massive protostars can effectively suppress further fragmentation of HMCs, thereby promoting massive star formation. In addition, the positive correlation between massive protostellar luminosity and natal clump mass suggests that more massive clumps preferentially host more luminous protostars, leading to stronger thermal feedback.

1701物理及び化学
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