一半以上的恒星都是作为多恒星系统的成员诞生的，但人们对多恒星的形成过程并不十分了解。因此，解开多恒星形成机制之谜对于建立全面的恒星形成理论非常重要。迄今为止，已经提出了几种多恒星形成的方案，关于形成方案的讨论尚未趋于一致。

三颗原恒星 IRAS 04239+2436 的艺术印象。资料来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）

要了解多恒星的形成过程，就必须利用像 ALMA 这样的高分辨率和高灵敏度设备，直接观测多颗原恒星（形成中的恒星）诞生的瞬间。此外，最近对原恒星的观测经常报告出被称为"流线"的气体结构，即流向原恒星的气体流。

观测这些流线非常重要，因为它们显示了原恒星是如何吸收气体成长的，但目前还不清楚这些流线是如何形成的。由于预计多恒星系统原恒星周围的气体流具有复杂的结构，因此利用ALMA的高分辨率进行详细观测是研究气体流起源的有力工具。

三元原恒星 IRAS 04239+2436 周围的气体分布，（左）ALMA 观测到的 SO 发射，（右）超级计算机 ATERUI 数值模拟再现。左图中的原恒星 A 和 B 显示为蓝色，表示来自原恒星周围尘埃的无线电波。在原恒星 A 中，被认为存在两颗未解决的原恒星。右图中，三个原恒星的位置用蓝色叉号表示。资料来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J.-E. Lee et al. Lee et al.

详细观测和发现

研究小组利用 ALMA 观测了年轻多恒星系统 IRAS 04239+2436 周围一氧化硫（SO）分子发射的无线电波。IRAS 04239+2436 是一个"三元原恒星系统"，即由三颗原恒星组成的系统，距离我们约 460 光年。研究小组期待在出现冲击波的区域探测到 SO 分子，并看到原恒星周围剧烈的气体运动。观测结果是，他们在三倍原恒星周围探测到了 SO 分子，并发现 SO 分子的分布形成了延伸达 400 个天文单位的大旋臂。此外，他们还根据多普勒效应引起的无线电波频移，成功地获得了含有 SO 分子的气体的速度。

根据对气体运动的分析，他们发现SO分子追踪到的螺旋臂确实是流向三倍原恒星的流线。李说："我们的ALMA图像最深刻的特征是在SO辐射中探测到了轮廓清晰的大型多臂结构，"他解释了这一发现的意义。"我的第一印象是，这些结构在一起跳舞，围绕着中心原恒星系统旋转，不过，后来我们发现，旋臂是哺育小恒星的物质通道"。

超级计算机"ATERUI"模拟多恒星形成。影片显示，多颗原恒星诞生于丝状湍流气体云中，它们在运行过程中会激发螺旋臂并扰动周围的气体。资料来源：松本智明、武田孝昭、4D2U 项目、日本国家天文台

意义和比较分析

为了进一步研究气体运动，研究小组将此次观测得出的气体速度与数值模拟得出的速度进行了比较。这些模拟是利用日本国立天文台计算天体物理学中心的天文学专用超级计算机"ATERUI"和"ATERUI II"进行的。在模拟中，气体云中形成了三颗原恒星，三颗原恒星周围受到扰动的气体激发了螺旋臂形式的冲击波。

"我们发现，螺旋臂表现出气体流向三颗原恒星；它们是向原恒星提供气体的流线，"主持这项研究数值模拟的松本说。"模拟得出的气体速度与观测结果非常吻合，表明数值模拟确实可以解释流线的起源。"

多星形成的混合方案

通过比较观测数据和数值模拟结果，研究小组研究了这颗三重原恒星是如何诞生的。到目前为止，多恒星的形成有两种方案。第一种是"湍流碎裂情景"，即湍流气体云碎裂成气体凝聚体，每个凝聚体演变成一颗原恒星。第二种是"圆盘碎裂情景"，即一颗原恒星周围的气体圆盘碎裂，形成一颗新的原恒星，从而产生多颗恒星。

这里观测到的三倍原恒星可以用一种混合情景来解释，即恒星形成过程开始时是一个湍流原生气体云，类似于湍流碎裂情景，然后，新的原恒星种子在盘中产生，类似于盘碎裂情景，周围的气体湍流导致旋臂广泛延伸。观测结果与模拟结果非常相似，这表明观测到的三倍原恒星是第一个被证实通过混合方案形成多恒星的天体。

松本说："这是首次同时全面地阐明原恒星和流星的起源。ALMA观测与模拟的结合是揭示恒星形成秘密的有力工具。"

对行星形成和未来研究的影响

李认为，这项研究还揭示了多恒星系统中行星形成的困难。她说："行星诞生于围绕原恒星形成的气体和尘埃盘中。在这个三原恒星系统中，原恒星位于一个很小的区域内，原恒星周围的星盘很小，环绕原恒星运行的原恒星将星盘从其他原恒星上剥离。行星是在长期平静的环境中形成的。因此，IRAS 04239+2436 不太可能是一个有利于行星形成的环境"。

松本讨论了这项研究对我们理解多恒星形成的影响。"通过混合方案实际观测到一个正在形成中的多恒星系统，将大大有助于解决有关多恒星形成方案的争论。此外，这项研究不仅证实了最近注意到的流线体的存在，还解释了它们是如何形成的，这标志着一项重大进展"。

Jeong-Eun Lee 等人在《天体物理学杂志》（Astrophysical Journal）上发表的论文《分子线成像的三重原恒星系统的三重旋臂》（Triple spiral arms of a triple protostar system imaged in molecular lines）介绍了这项研究。