目睹恆星雙胞胎誕生

超級電腦計算的理論模型，顯示兩條旋臂各從主星與伴星延伸而出，連接到環雙星盤；理論預測圖與ALMA觀測圖相符程度非常高。由日本法政大學松本倫明製作。圖片提供：中央研究院天文及天文物理研究所。

50億年前，我們的太陽（恆星）是怎麼形成的呢？現在透過天文望遠鏡ALMA（Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array，「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列」，簡稱ALMA）我們可以觀察恆星雙胞胎如何長大了。

中央研究院天文所副研究員高桑繁久領導的研究團隊，藉由天文望遠鏡ALMA觀測，發現環繞於一對年輕原恆星L1551 NE周圍的微塵與氣體分子雲裡的旋臂狀結構，並觀察到周圍氣體流向原恆星。這是科學家首度揭曉雙星誕生的生成機制，並且在11月20日發表於《天文物理學期刊》（The Astrophysical Journal, ApJ）中。

（相關報導：地表最大天文望遠鏡ALMA以超高解析度影像看見「行星搖籃」）

恆星形成於星際間由氣體與微塵組成的分子雲。以往恆星形成的研究多聚焦於質量近似太陽的單恆星如何形成，並建立標準模型：星際間緻密凝結氣體雲因重力塌縮，在中央形成原恆星；研究發現塌縮中的氣體雲如何提供物質給中央的原恆星，但都是單一恆星的研究，我們對雙恆星的誕生形成機制所知很少。

天文學界已知的是，質量近似於太陽的這類恆星大多是結伴誕生，有超過半數的類太陽恆星都是雙胞胎恆星；因此，了解雙恆星誕生的形成機制在天文研究上非常重要。理論上，環繞在胚胎期雙恆星外有個盤面，它會朝盤中央餵養雙恆星寶寶，提供它們在長大期間所需要的塵埃氣體物質，猶如母親經由臍帶餵養著胎盤中的寶寶。

如圖所示，環雙星盤由兩部分構成，南側環呈U形，北方的發射譜線則呈反U形，隆起於西北和東北向。將觀測中實際看到一氧化碳分子發射譜線與理論預測的氣體運動加以比較探討後，團隊首次確認旋臂上的氣體轉速較快，而位於旋臂內側的氣體轉速則較慢，並呈現了朝中央恆星方向塌縮的跡象，亦即代表物質餵食成長中新生雙恆星的過程正在進行。研究結果表示，雙恆星會震動環繞在它周圍的環雙星盤，誘導物質朝向位在環中央的新生雙恆星塌縮，以餵養這對雙星寶寶長大，未來成長為雙恆星。

C_image1-1ALMA觀測圖 — ALMA觀測圖是用波長0.9毫米的塵埃連續發射譜線來追蹤星際介質分布狀況，顯示從盤面而來的氣體物質餵養新生雙恆星。圖片提供：中央研究院天文及天文物理研究所。

由高桑繁久所主導的天文所團隊先後使用SMA次毫米波陣列望遠鏡（SMA）與ALMA觀測距離地球460光年遠，位在金牛座的L1551 NE雙恆星。L1551 NE雙星系統裡的兩個新生恆星，質量分別是太陽的0.67倍和0.13倍，兩個新恆星之間的距離是145AU (AU是天文單位，等於地球到太陽的距離：1.5 × 108公里)。研究團隊發現雙星周圍各自伴隨著一塊氣體團，及環繞雙星的「環雙星盤」，盤面大小約300AU，是海王星公轉軌道的10倍大。這些特徵詳盡的觀測，是環雙星盤的細節首度公諸於世，讓研究團隊相當振奮。

高桑繁久表示：「在ALMA高解析度觀測下，傳回了雙恆星誕生現場的第一手即時影像，實為前所未見。」隨著天文學界跨入ALMA時代，愈來愈多前所未見的高解析度影像，可望協助科學家解開更多宇宙謎團。

論文作者：中央研究院天文及天文物理研究所高桑繁久、日本國立天文台野邊山宇宙電波觀測所斎藤正雄、日本國立天文台ALMA推進室西合一矢、日本法政大學松本倫明、日本千葉大學花輪知幸、香港大學林仁良、中央研究院天文及天文物理研究所賀曾樸。

此項研究計畫由臺灣科技部、香港政府與日本學術振興會科學研究費補助金的經費支持。

論文全文刊載於《天文物理學期刊》

雙恆星形成模式預測動畫（日本法政大學松本倫明博士製作）