近日,由广州大学陈曦教授所领导的国际研究团队利用上海天马65米射电望远镜在大质量原恒星时域研究领域取得突破性进展,发现磁重联现象与大质量原恒星光度爆发活动之间的显著关联。这一成果发表于国际顶级学术期刊Nature旗下《Communications Physics》,为理解恒星形成过程中大质量原恒星的光度爆发及吸积机制提供了新的观测与理论依据。
大质量恒星是恒星家族中的“巨无霸”,其形成过程中常伴随剧烈的间歇性光度爆发。这些爆发对恒星自身及周围环境的演化具有深远影响。长期以来,科学家们猜测磁重联(磁场线断裂后重新连接并释放能量的过程)可能是驱动这些爆发的关键,但一直缺乏直接观测证据。
上海天马65米射电望远镜在这项研究中发挥了核心作用。研究团队利用其高灵敏度的优势,对目标恒星G36.11+0.55中的6.668 GHz甲醇脉泽(CH₃OH)和6.035 GHz激发态羟基脉泽(ex-OH)进行了长期监测。通过详细分析甲醇脉泽辐射强度和基于羟基脉泽塞曼效应测得的磁场强度之间的关系,研究团队揭示了甲醇脉泽的强度与磁场强度平方(B²)之间存在显著的时间动态变化的相关性(如图1所示)。这种关联性与小质量原恒星的吸积驱动磁重联引起的耀斑理论模型高度吻合。同时结合甚大天线阵(VLA)和阿塔卡马毫米/亚毫米阵列(ALMA)等先进观测设备的观测数据,发现甲醇脉泽的耀斑区域与恒星喷流的方向高度一致(如图2所示),这为磁重联驱动磁通量喷射模型提供了有力支持。
通过理论分析,研究团队构建了吸积驱动的磁通量积累与喷射模型,即:在吸积过程中,原恒星从吸积盘中获取大尺度磁场,使得磁能量逐渐积累,而当部分大尺度磁场因磁重联从原恒星上被移除时,原恒星光度爆发便由此诞生。
图 1:6.7 GHz甲醇脉泽流量与6.035 GHz激发态OH脉泽塞曼效应测得的磁场强度时域变化相关图。
图 2:6.7 GHz脉泽与6.035 GHz激发态OH脉泽空间分布图。其中光变明显的甲醇脉泽所在区域与ALMA 连续谱成分MM1驱动的喷流方向一致。
在该工作中,天马65米射电望远镜在6.7 GHz甲醇脉泽与6.035 GHz激发态OH脉泽监测方面发挥了主导作用。目前,团队正利用天马望远镜持续监测200余颗大质量原恒星的6.7 GHz脉泽,未来有望揭示更多恒星诞生的奥秘。
此项研究工作由广州大学、中国科学院上海天文台、中国科学院新疆天文台、中国科学院紫金山天文台,以及来自意大利、俄罗斯、中国台湾等国家和地区的多家研究机构的国际研究团队合作完成。本研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目等的大力资助和支持。
文章链接:https://www.nature.com/articles/s42005-025-02140-y
联系人:刘铁 liutie@shao.ac.cn
陈曦 chenxi@gzhu.edu.cn