南京大学南京大学团队领衔揭示大质量星团诞生之谜

“日月安属？列星安陈？” 屈原《天问》中对星辰起源的追问，至今仍是天文学界的核心问题之一。而宇宙中质量超过太阳 8 倍的大质量恒星，更是星星中的“重量级”存在：它们是星系中重元素和紫外辐射的主要来源，直接主导着星系的结构演化与化学富集。然而，这些大质量恒星在星团中如何形成，一直是困扰天文学家的一大谜题。

近日，南京大学天文与空间科学学院刘峻豪助理教授领衔、邱科平教授和李尚活副教授参与的国际研究团队取得重要突破，通过大样本高分辨率观测与数值模拟结合，首次证实湍流压缩过程是影响大质量星团前身“种子”形成的主导机制。这一发现挑战了长期以来磁化坍缩过程直接调控大质量恒星形成的经典认知，为理解宇宙中最具影响力的大质量恒星如何积累质量、形成星团提供了全新物理图景。

图：ALMA揭示的大质量恒星形成区尘埃连续谱和磁场方向分布示例。

研究团队依托位于智利的阿塔卡马大型毫米 / 亚毫米波望远镜阵列（ALMA），对银河系 30 个大质量恒星形成区开展了迄今最大规模的磁场巡天。观测结果首次揭示，作为大质量恒星前身“种子”的致密气体凝聚体（约0.01秒差距大小），其长轴方向与本地磁力线更平行。团队进一步的数值模拟证实，这种独特统计特征表明气体凝聚体是由不同湍动气体流汇聚压缩而形成。研究还揭示，湍流会导致磁场与气体凝聚体旋转轴之间发生错位，这种错位能显著削弱磁制动的效率，使大质量原恒星盘得以存续，持续为成长中的恒星输送物质。这正是大质量恒星能够积累足够质量的关键一环。

“磁场还是湍流？这是一场宇宙尺度上‘秩序’与‘混沌’的较量。” 本研究第一作者兼通讯作者刘峻豪介绍，早期研究发现磁场会有序引导星际气体坍缩，在大尺度上塑造分子云和团块的结构。“而我们的研究证实，在单个恒星和星团形成的关键微小尺度，湍流在气体结构塑造上起到了比磁场更重要的作用。这一发现将使我们对大质量星团形成的理解，从磁场调控的有序过程,转变为湍流驱动的混沌过程。我期待这项研究不仅能解决观测上的谜题，还能激发未来的理论和模拟工作，深入探索这些恒星‘种子’形成与吸积的详细物理过程。”

本研究合作者、东京大学副教授帕特里西奥·萨纽埃萨（Patricio Sanhueza）表示：“这项工作对传统恒星形成模型提出了重要挑战。尤其令人振奋的是，磁场与湍流在小尺度上的行为特征，与大尺度上观测到的规律存在显著差异，为后续研究开辟了新方向。”

《道德经》有云：“反者，道之动。”对立的状态之间可以相互转化，这正是唯物辩证法中矛盾规律的东方智慧。宇宙的秩序与混沌，似乎也遵循着这般哲理：在大尺度上井然有序的磁场，到了更微小的尺度，却将主导权让位于混沌无序的湍流；而湍流孕育出的气体凝聚体，成为新恒星新秩序诞生的“种子”。宇宙在这种对立统一的动态转化中，完成了从星际介质到恒星的壮丽演变。

相关研究成果以《The dominance of turbulence over magnetism in the formation of massive star cluster seeds》为题，发表于国际顶级天文期刊《自然·天文学》(Nature Astronomy)。本项研究汇聚了全球 29 家科研机构的 35 位研究者，其中国内核心单位为南京大学，合作单位包括中国科学院上海天文台、日本国立天文台、东京大学、韩国天文与空间科学研究所、美国哈佛史密松天体物理中心、德国马克斯-普朗克天文研究所、西班牙空间科学研究所等。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41550-026-02873-y

arXiv链接：https://arxiv.org/abs/2603.17254