近期，由中国科学院上海天文台刘铁研究员领导的ALMASOP国际研究团队（ALMA Survey of Orion Planck Galactic Cold Clumps）利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）开展了针对猎户座巨分子云中72个普朗克冷云核的高分辨率观测，通过分析观测数据，研究人员在其中一个云核中发现了一个罕见的、正在形成的四星系统。ALMA的观测揭示了该系统中带有独特的带状尘埃结构和复杂的分子外向流。此前，《自然》杂志报道过一个处于恒星形成早期、宽间距的四星系统。本次工作发现的四星系统有着更紧凑的成员星和更复杂的恒星形成活动，为了解多星系统的形成提供了更多元的视角。相关成果于7月18日发表在《天体物理学快报》（The Astrophysical Journal Letters）上。
在银河系中，像《三体》中“三体星”这样的非单星恒星系统并不少见，它们占银河系恒星总数超过一半。然而，这些多星系统是如何形成的？——这是个困扰了天文学家很久的科学谜团。近年来随着技术的发展，大型天文望远镜的观测灵敏度和分辨率大幅提高，天文学家才得以观测到处于“婴儿期”（即恒星形成早期）阶段的多星系统。这些多星系统的形成方式与太阳系的形成相比更为复杂。天文学家还在观测中发现，处于形成极早期的恒星系统内部的成员星的数量越多，这样的多星系统就越稀少[1]。对于这些更神秘的、成员星多于两个的高阶系统，天文学家对它们是如何形成的更是充满了好奇。
云核，是分子云中最为致密的区域，是所有恒星形成的“发源地”。此前的研究表明，在云核内的气体通过湍流和盘的重力不稳定性等不同机制的碎裂会形成多个独立演化的凝聚体，进而通过塌缩形成多星系统[2]。为了探究多星起源问题，由中国科学院上海天文台刘铁研究员领导的ALMASOP研究团队利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）超高分辨率和灵敏度，对猎户座小质量恒星形成区中的72个云核进行了观测。在其中一个距离地球大约1500光年的云核G206.93-16.61E2中，研究人员惊喜地发现了一个罕见的、正在形成的四星系统。
研究人员通过分析ALMA观测结果发现，这个正在形成的四星系统中孕育着两个原恒星（“恒星宝宝”）和两个无星凝聚体（“恒星胚胎”），它们的周围有一些延展的类似于“脐带”的带状尘埃结构，将它们紧紧地束缚在一起。这四个“成员”之间最大距离是1000日地距离。研究人员认为，与此前《自然》杂志报道的Barnard 5分子云核中发现的早期四星系统相比[3]，本次研究发现的这个系统的结构更紧凑，成员星的间距也近了十倍。这些特征都表明该恒星系统内部的成员星更有可能在引力作用下形成一个束缚的四星系统。
ALMASOP研究团组还通过高精度磁流体模拟进一步分析带状尘埃结构在这个四星系统中的作用。分析结果表明，其中一些带状结构示踪的是吸积流的一部分，正在源源不断地从云核的外围将恒星形成所需的物质“输送”到原恒星吸积盘上，而另一些是作为“桥梁”连接着系统内部的成员们。论文的通讯作者、ALMASOP项目负责人刘铁研究员表示，这个结果进一步表明多星系统在形成过程中其成员星可以依靠带状吸积流的“供给”不断增加质量。同时，这一结果也证明了多星系统的形成和分子云核的之间的直接联系，这也让天文学家开始关注吸积过程中的动态过程是否也会造成碎裂、进而形成新的恒星，基于此，ALMASOP团组将继续利用ALMA，进一步探究这个系统内的恒星如何通过吸积流的“供给”进行生长以及吸流上的物质分布形态。
与此同时，研究团队还观测到一个复杂的气体外向流。在云核中，吸积流提供的物质会通过外向流喷出，以此来维持系统角动量守恒，但这一过程可能对系统的演变产生影响。论文的第一作者、上海天文台博士研究生罗秋怡表示，目前的观测数据还无法解释这个系统的外向流是如何运动的，因为它可能还和系统内部的吸积过程“搅合”在了一起，因此目前研究团队推测这一气体外向流可能是由双星共同驱动的。但罗秋怡同时指出，本次研究首次发现了一个处于恒星形成极早期的四星系统，让研究人员看到了多星系统形成过程中由相互作用带来的复杂性，这刷新了天文学家对外向流动力学的传统认知。研究团队将利用ALMA开展进一步研究，希望获得这个四星系统更多细节，推动天文学家对多星系统形成过程的理解。
该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委项目以及中国科学院对外合作交流重点项目资助。
图1，G206.93-16.61E2 靠近猎户座B分子云中的反射星云NGC 2023。内嵌图显示了ALMA观测的1.3mm尘埃连续谱（左侧小图蓝色区域）和CO分子外向流（右侧小图橙色区域）。这些观测帮助天文学家对早期多星系统的形成有了深入的了解。
参考文献：
[1] Luo, Q.-y., Liu, T., Tatematsu, K., et al. 2022, ApJ, 931, 158
[2] Offner S., Moe M., Kratter K. M., et al., 2023, ASPC, 534, 275
[3] Pineda, J. E., Offner, S. S. R., Parker, R. J., et al. 2015, Natur, 518, 213
科学联系人：
刘铁，中国科学院上海天文台，liutie@shao.ac.cn
罗秋怡，中国科学院上海天文台，lqy@shao.ac.cn
