大質量星の原始星が連星系を成す様子を目撃

2026-09-08 国立天文台

上海交通大学を中心とする国際研究チームは、ALMA望遠鏡などを用いて、大質量連星が形成される過程を従来より詳細に捉えた。対象は、ガスを取り込みながら成長する2つの大質量原始星を含む星形成領域IRAS 07299−1651で、約8年間のALMA観測から、2星が互いの周囲を大きく離心した楕円軌道で公転していることを直接確認した。さらにALMA、VLA、JWST、VLTの観測を組み合わせ、各原始星を取り巻く星周円盤とジェットの方向を立体的に解析した。その結果、2つの円盤は互いにも軌道面にも大きく傾いていた。これは単一のガス円盤が分裂して連星を形成する従来説では説明しにくく、独立に形成された原始星同士が成長過程で近接遭遇し、重力的に結合した可能性を示す。長期間の高精度位置観測によって、埋もれた若い連星の三次元構造を解明する新たな観測手法も提示された。

大質量星の原始星が連星系を成す様子を目撃
図1:円内は、アルマ望遠鏡により波長0.9mmの連続波で観測された、星形成領域IRAS 07299−1651中心部にある連星系。(クレジット:NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph DePasquale (STScI), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yichen Zhang)

<関連情報>

中心核合体放物線衝突によって形成された、風変わりな巨大プロトバイナリー An eccentric massive protobinary assembled via a core-merger parabolic encounter

Yao Wang,Yichen Zhang,Rubén Fedriani,Kei E. I. Tanaka,Viviana Rosero,Kai Yang,Morten Andersen,Maria T. Beltrán,Mélisse Bonfand,Yu Cheng,James M. De Buizer,Yihuan Di,Guido Garay,Prasanta Gorai,Zhi-Yun Li,Yao-Lun Yang & Jonathan C. Tan
Nature Astronomy  Published:07 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-026-02953-z

Abstract

Most massive stars form in binary systems, which profoundly influence their subsequent evolution. However, how such systems form remains poorly understood, with several competing scenarios proposed, including disk fragmentation, core fragmentation and capture. Determining the orbital architectures of massive binaries, particularly during their earliest embedded phases, is, therefore, crucial for distinguishing among these formation pathways, but direct measurements of their three-dimensional motions have remained exceptionally challenging. Here we present high-resolution, multi-epoch submillimetre-to-centimetre ALMA and JVLA observations of the massive protobinary IRAS 07299−1651, complemented by JWST and VLT infrared imaging. We detect the orbital proper motion of the binary components, enabling a full three-dimensional orbital reconstruction. Combining orbital fitting, multi-wavelength continuum modelling, hydrogen recombination line kinematics and jet observations, we find that the preferred orbital solutions are highly eccentric and close to parabolic, and both circumstellar disks are strongly misaligned with the orbital plane. These properties are naturally explained by a ‘core-merger’ scenario in which the two protostars originated independently from initially unbound cores that recently underwent a near-parabolic encounter, producing an eccentric binary with a current separation of about 200 au. These findings suggest that the core-merger process may represent an important pathway for forming eccentric massive binaries.

1701物理及び化学
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