星形成ハブにおける巨大な星の誕生を促進する低密度ガス流を発見~捉えにくかったガスの動きを観測し、星形成の新たなプロセスを明らかに~

2026-08-06 自然科学研究機構

九州大学を中心とする国際研究チームは、いっかくじゅう座R2(Monoceros R2)星形成領域を野辺山45m電波望遠鏡で観測し、ハブ・フィラメント系において、これまで見落とされていた低密度ガスが大質量星形成に重要な役割を果たすことを明らかにした。従来は、高密度フィラメントを流れるガスが中心のハブへ集まり、大質量星や星団を形成すると考えられていた。本研究では、一酸化炭素同位体(¹³CO、C¹⁸O)の観測から、フィラメント間の低密度ガスの少なくとも30%が周囲からフィラメントへ流入し、その後ハブへ運ばれることを実証した。その結果、ハブへ供給される物質量は、高密度フィラメントのみを考えた場合より約50%多いことが判明した。また、ハブ内部では高密度コアがより高温・高質量となっており、継続的なガス供給が大質量星形成を促進していることが示唆された。本成果は、星形成を理解するには高密度構造だけでなく低密度ガスを含めた物質循環全体を考慮する必要があることを示し、宇宙における大質量星形成の新たな描像を提示した。

星形成ハブにおける巨大な星の誕生を促進する低密度ガス流を発見~捉えにくかったガスの動きを観測し、星形成の新たなプロセスを明らかに~
図1 いっかくじゅう座R2星形成領域に流れ込む分子ガス分布の模式図 (クレジット:ファン・ジヘ、中村優梨佳)

<関連情報>

フィラメント間ガスからフィラメントとハブへ:モノケロスR2ハブ・フィラメント系におけるガスの流れ From Interfilamentary Gas to Filaments and Hubs: Gas Flows in the Monoceros R2 Hub–Filament System

Jihye Hwang, Doris Arzoumanian, Yoshito Shimajiri, Masahiro N. Machida, Shu-ichiro Inutsuka, M. S. N. Kumar, Shingo Nozaki, and Kazuki Tokuda
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2026 June 10
DOI:10.3847/2041-8213/ae6f0f

Abstract

Hub–filament systems (HFSs) play an important role in the formation of massive stars and star clusters. Although the velocity structures along dense filaments have been studied, the gas kinematics in the low-density interfilament regions has not been investigated. We use 13CO (J = 1–0) and C18O (J = 1–0) observations obtained with the Nobeyama 45 m telescope to study the gas dynamics toward the Monoceros R2 (Mon R2) HFS. From the 13CO and C18O data, tracing low- and high-density gas, respectively, we identify velocity-coherent structures and divide them into Fs and IFs. We estimate the velocity gradients (Δv) and mass accretion rates (M) along (∥) and across (⊥) the filaments (F) and interfilaments (IFs). The mean ratio of M|| to M in Fs is 6.8, while that in IFs is 1.5. These results show that the overall gas within both Fs and IFs flows directly into the hub and the gas flows faster along the Fs than the IFs. In addition, we find that at least 30% of the gas mass in the IFs may flow toward the Fs, replenishing the latter with new matter. Our study reveals the importance of considering the total gas-mass reservoir, both low- and high-density, infalling into the hub and promoting the formation of massive stars, which are preferentially located in the hub of Mon R2.

1701物理及び化学
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