在深邃的星云深处,两颗正在孕育中的巨型恒星,大约在60年前刚刚擦肩而过。
对于动辄以百万年、千万年计算的恒星演化史来说,60年短得就像刚刚打了个照面。换算成人类的历史,那不过是20世纪60年代发生的事。
当时,它们在黑暗的气体云里呼啸相遇,彼此强大的引力猛烈拉扯,随即陷入了一场剧烈的星际缠绕。天文学家花了将近8年时间紧盯着它们,才重构出这场惊险的邂逅。
这两颗年轻恒星位于一个代号为IRAS 07299−1651的天体系统里。它们是宇宙中的庞然大物,属于大质量原恒星,目前还在疯狂吞噬周围的气体和尘埃,继续积蓄体重。
在银河系里,这种大块头恒星极少落单。观测数据显示,至少90%的大质量恒星都有同伴,彼此组成双星甚至多星系统。它们未来寿终正寝时,会爆发成超新星,把铁等重元素抛洒到太空中,深刻塑造周围的星际环境。
虽然天文学家见过许多成双成对的大质量恒星,却几乎从未亲眼目睹过它们究竟是在哪一刻、以什么样的方式组装到一起的。在以往的观测中,双星系统早就已经成熟运转了不知多少万年。
过去,天文学界存在一个广为接受的经典推测:双星是在同一个巨大的旋转气体盘里“同胞诞生”。就像同一张摊开的面饼在旋转中撕扯成了两半,顺理成章地各自聚集成一颗恒星。如果按照这个剧本,两颗恒星的轨道通常应该比较圆,周围包裹的气体盘也该像两枚并排旋转的陀螺一样,保持近乎平行的姿态。
早在2019年,上海交通大学的张沂忱带领的国际团队就曾借助位于智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)打量过这个系统。当时的数据大体吻合经典图像,但藏着一个让人犯嘀咕的细节:两颗恒星各自的气体盘朝向似乎并不一致,略微透着一点别扭。
为了看清真相,论文第一作者王尧与团队展开了长达近8年的高精度跟踪观测。他们用ALMA捕捉两颗星在天空中极其细微的位移,同时联合美国国家科学基金会的甚大天线阵(VLA)、欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)以及韦布空间望远镜(JWST),将射电望远镜与红外望远镜的观测数据拼凑在一起。
王尧说:“这就像在解一个三维拼图。每一次新的观测都添上一块,最后轨道、盘和喷流全部拼进了同一幅画面。”
完整的三维结构显示,两颗恒星的运动轨迹完全超出了预期。它们的行进路线是一条被极度拉长、近乎抛物线的扁平轨道,丝毫不见规整圆形的影子。更让人意外的是,两颗恒星各自佩戴的气体吸积盘,倾角错乱得极其夸张:它们彼此大幅度倾斜,而且与它们共同绕转的轨道平面也严重错位。
这种混乱彻底打破了同盘诞生的假设。假如它们真是一面气体盘里分化出来的孪生兄弟,很难解释为什么会各自顶着完全错乱的旋转方向。
证据指向了另一个截然不同的故事版本。
这两颗恒星原本各自独立,诞生于星云中两个互不相干的气体团块里。由于星际云内部复杂的引力骚动,它们在孕育阶段偶然迎面疾驰,在极近的距离下发生了一次凶猛的引力遭遇。
轨道反推显示,它们距离最近的那一刻,距今只有大约60年。在那样短暂的时间窗口里,两颗恒星从彼此身边呼啸掠过,剧烈的引力激荡并没有撕碎它们各自紧凑的气体盘,反而把它们强行拉进了同一场引力共舞。
这项研究发表在《自然·天文学》(Nature Astronomy)上。人类得以第一次看清正在孕育中的大质量双星如何完成三维组装,但这场星际联姻的结局目前还没定论。
观测显示,两颗恒星目前的相对运动速度,恰好卡在彻底摆脱引力与永久结合的临界线附近。它们最终是会携手共度一生,还是在未来的岁月里各奔东西,很大程度上取决于周围的气体云。弥漫在四周的气体会不断消耗它们的轨道能量,可能把它们彻底拉紧在一起;但如果这股阻力不够强,处在逃逸边缘的两颗星仍可能就此分道扬镳。
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图一:小圆圈内为阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)拍摄的IRAS 07299−1651核心双星系统0.9毫米连续谱图像,上方叠加了重构的轨道运动轨迹。红移和蓝移的氢复合线辐射描摹了两颗正在形成的恒星周围电离星周盘的自转,箭头指示双极喷流的方向。背景为韦布空间望远镜(JWST)获取的该区域中红外图像(红 = F470N,绿 = F405N,蓝 = F360M),图源:NASA, ESA, CSA, STScI, J. DePasquale (STScI), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Y. Zhang图二:密近大质量双星系统形成过程的艺术想象图,展示了两颗年轻恒星周围朝向混乱倾斜的星周盘,图源:Y. Zhang
信源:ALMA Observatory. "ALMA Watches a Massive Binary Assemble in Real Time." Phys.org, edited by Sadie Harley, 8 Sept. 2026

