导读 一组研究人员联合启动了 ALMA 蓝色轮廓大型原星团恒星形成和演化巡天(ASSEMBLE)项目。他们揭示了星团成员质量和密度的增长，以及随着星团...

一组研究人员联合启动了 ALMA 蓝色轮廓大型原星团恒星形成和演化巡天(ASSEMBLE)项目。他们揭示了星团成员质量和密度的增长，以及随着星团演化而增加的邻近度和质量分离，并提出了这些巨大原星团的全面形成和演化情景。

他们的研究结果发表在 《天体物理学杂志增刊系列》上。

由于这些过程具有时间依赖性，因此理解质量组装(包括碎片和吸积过程)具有挑战性。观测仅提供大型原星团整个生命周期的一系列快照。理论模型和数值模拟的预测与对各个进化阶段的大量团块的观察进行了比较。针对特定案例或阶段的研究提供了宝贵的见解。

这项新研究由中国科学院上海天文台、中国科学院国家天文台、北京大学、云南大学、广州大学等机构的科学家共同完成。

ASSEMBLE 利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列观测了 11 个具有深度整合和大马赛克的大质量恒星形成区域。具有超紧凑 (UC) HII 区域的 11 个巨大团块作为试点样本。这些团块被认为在后期蕴藏着巨大的原星团，是另一个名为 ALMA 早期 70 微米黑暗大质量团块巡天 (ASHES) 项目中 12 个巨大无星红外暗团块的演化版本。

该论文的第一作者徐凤伟说：“我们很高兴发现两次调查之间高度一致的角分辨率、灵敏度和视场，这对于比较研究来说是最好的。”

ASSEMBLE 团队对 11 个原星团中的 248 个致密核心进行了普查，发现与早期的 ASHES 原星团相比，后期 ASSEMBLE 原星团的致密核心质量和表面密度显示出系统性的增加。研究小组还在 ASSEMBLE 样本中发现了团块质量和最大质量核心质量之间的明显相关性，但在 ASHES 样本中没有发现这种相关性，这表明从团块到核心规模的连续质量吸积调节了共同演化。

此外，ASSEMBLE 团队发现 ASSEMBLE 原星团中的致密核心比 ASHES 原星团中的核心更加接近。

这一发现与理论动力学模型的预测相一致，在该模型中，致密的核心被母体团块的引力势驱动向内。

上海天文台的刘铁说：“这种模型预测了团块尺度上的快速质量吸积，这与我们的 APEX HCN (4-3) 和 CO (4-3) 线调查所看到的完全一样。”

在星团中，恒星经常通过二元相互作用交换动能，从而导致该能量的均匀分布。结果，较大质量的恒星失去能量并向星团中心下沉，而较小质量的恒星获得能量，更多地分布在外围。

这种现象称为质量偏析。关于质量分离是否纯粹是一种动力学效应还是从原始原星团遗传而来的争论一直存在。只有少数研究团队寻求所谓的“原始大规模隔离”。

最近，ASHES 团队报告称，在大质量星团形成的初始阶段没有明显的原始质量偏析。然而，据报道，大量的 ASSEMBLE 原星团表现出明显的质量偏析。

更有趣的是，通过 ASHES 和 ASSEMBLE 观察到的这种质量偏析的动态演化不能用纯动力学效应来解释，因为系统的动态弛豫时间尺度远远长于这些原簇的寿命。

相比之下，观察到的质量偏析与“竞争性吸积”模型非常吻合，其中核心倾向于在更深的引力势内积累更多的质量。

徐说：“观察到的原始质量偏析揭示了星团中的质量偏析问题，也改变了质量偏析起源的传统观点。”

基于上述发现，ASSEMBLE团队提出了大规模原星团演化的综合动态视角。初始阶段，原星团起源于热牛仔裤碎裂，分离范围广，无质量偏析。随后，丝状结构充当“传送带”并促进向核心的质量传递，从而逐渐建立团块和核心之间的连接。

同时，原恒星由致密的核心形成，导致气体和尘埃被加热，并且团块转变为红外弱态。由于持续的全球引力塌缩和收缩的影响，原星团变得更加紧密，核心间距更窄，并且在后期形成了质量偏析。

这项研究提供了对大型原星团演化轨迹的更全面的了解。ASSEMBLE 团队正在踏上一条捕捉原星系团生命中每个时刻的道路。