中國科學院上海天文臺主導的研究團隊，通過國際合作取得重要突破——他們利用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列望遠鏡（ALMA）與甚大陣（VLA）的協同觀測，首次在單個大質量氣體團塊中完整呈現了氣體從星系尺度向恒星尺度輸運的層級化過程。這項成果以封面論文形式發表于國際權威期刊《科學進展》，被審稿專家譽為"理解大質量恒星誕生機制的標桿性研究"。
質量超過太陽八倍的大質量恒星是宇宙演化的關鍵角色，其強烈的輻射、星風和超新星爆發深刻影響著星際物質的物理化學狀態，甚至主導著星系結構的形成。但與小質量恒星通過單體坍縮形成的簡單路徑不同，大質量恒星往往誕生于復雜動蕩的氣體環境中。研究氣體如何穿越多個空間尺度最終形成原恒星吸積盤，成為破解這類恒星形成之謎的核心命題。
研究團隊選取距離地球約1.25千秒差距的IRAS 18134-1942恒星形成區作為觀測對象，通過ALMA與VLA的聯合觀測，實現了從2500天文單位到40天文單位的動態分辨率覆蓋。觀測數據顯示，該區域存在一個由"類旋臂-棒狀結構-旋轉包層-吸積盤"構成的四級氣體系統，其結構特征與棒旋星系存在顯著相似性。
研究發現，氣體在"旋臂"和棒狀結構中的輸運速率穩定在每年10^-4太陽質量，形成層級化的連續下落模式。當氣體抵達吸積盤尺度時，吸積率下降至每年10^-6太陽質量，顯示旋轉塌縮包層與吸積盤共同調節著原恒星的質量增長。特別值得注意的是，氣體包層的旋轉方向與原恒星盤存在傾角符號相反的現象——這并非簡單的旋轉方向差異，而是由于湍流氣體輸入帶來的不均勻角動量分布，導致原恒星盤的角動量軸發生擺動。
論文通訊作者麥曉楓博士解釋，這項發現顛覆了傳統認知中大質量分子云團塊內部結構簡單無序的假設，證實其可以形成高度有序的層級系統。這種結構特征為理解大質量恒星如何在復雜環境中有效聚集物質提供了關鍵觀測證據，特別是解釋了原恒星盤如何在動態環境中維持穩定吸積。
該研究依托的ALMA ATOMS/QUARKS項目，是上海天文臺恒星形成團隊聯合國際同行歷時五年完成的重大觀測計劃。項目負責人劉鐵研究員透露，研究團隊正基于該項目積累的140余個大質量恒星形成區觀測數據，結合高精度數值模擬，系統解析大質量恒星形成的完整物理圖景。目前團隊已發現多個具有類似層級結構的恒星形成區，相關研究成果正在陸續整理發表。
