近日，厦门大学冯思轶教授团队在国际天文学期刊《Astronomy & Astrophysics》发表论文《Spatially Resolved Thermal Dust Emission in the L1157 Outflow Reveals Grain-Driven Molecular Enrichment》。研究首次恢复了经典原恒星喷流激波源L1157中真实热尘埃的空间分布，并结合三相天体化学模型，重新分析了尘埃演化与激波化学之间的关系，为理解恒星形成早期物质循环提供了新的观测约束。

· 一个困扰二十余年的问题

原恒星高速喷流撞击星际介质产生激波，会触发丰富的气体—尘埃化学反应，是研究恒星形成和星际化学演化的重要天然实验室。大量的气态反应难以形成的分子（氨、甲醇以及复杂有机分子），在低温尘埃颗粒表面的冰幔中合成，再由激波加速释放进入气相。因此，真实热尘埃分布是理解激波化学的关键观测基础。

L1157距离地球约350秒差距，是国际公认研究原恒星喷流激波最经典的天体之一。过去二十余年，得益于射电望远镜技术的进步，国际上在该区域探测到了种类丰富的受激波增丰的分子（包括大量前生命分子），并建立了多种激波化学模型。然而，一个基础问题却始终缺乏直接观测证据：这些化学反应赖以发生的尘埃究竟分布在哪里？

原因并不是这个问题不重要，而是过去一直缺少回答它所需的观测条件。毫米和亚毫米波单天线宽带热辐射计连续谱虽然灵敏度高，但记录的是尘埃辐射和大量分子谱线的总和；干涉阵能够提高空间分辨率，却难以同时兼顾灵敏度和大尺度结构。直到近年来，高灵敏度谱线巡天、多波段多尺度连续谱观测和统一的数据分析方法逐渐成熟，这一长期存在的问题才终于具备了解决条件。

· 一张真正属于热尘埃的图像

为回答这一问题，冯思轶对这个区域持续主导了七年的观测研究（2017—2024），利用夏威夷Mauna Kea台址开展了JCMT与SMA高灵敏度毫米亚毫米波谱线巡天，并结合Herschel、Planck等多波段数据，建立了逐像素谱线污染校正方法，恢复了 L1157从0.4秒差距到1200天文单位尺度上的真实热尘埃分布。

该团队的研究发现，在L1157激波区，850微米至1.3毫米波段约70%的宽带辐射来自分子谱线，部分区域甚至几乎完全由谱线主导。逐点扣除分子谱线贡献后，热尘埃主要分布在喷流空腔壁，而化学最活跃的弓形激波前沿反而十分微弱。这说明，在化学丰富的恒星形成区，过去广泛使用的宽带连续谱图像并不能直接代表真实热尘埃分布，也表明谱线污染校正是利用毫米和亚毫米波连续谱研究尘埃性质不可缺少的一步。

图1：从宽带辐射中寻找L1157激波区的真实热尘埃。（a）多波段观测结果；（b）JCMT/SCUBA-2获得的850微米宽带辐射；（c）JCMT/HARP测得的气态分子谱线贡献；（d）扣除谱线污染并恢复大尺度结构后的850微米真实热尘埃分布（分辨率15″）；（e）SMA获得的1.3毫米高分辨率热尘埃图像（分辨率3.4″）。对比可见，20年前的宽带辐射（b）与真实热尘埃(de)的空间分布存在显著差异。

· 一个新的观测约束

长期以来，由于缺乏真实热尘埃分布，人们主要通过比较不同气体分子的空间分布来推测其形成机制。然而，这种方法本质上仍是利用一种分子去推断另一种分子的来源，难以直接检验尘埃在激波化学中的作用。

研究团队将恢复出的真实热尘埃分布与高空间分辨率氨分子观测进行比较，发现二者并不完全重合：热尘埃主要分布于喷流空腔壁，而氨则集中于弓形激波前沿。这说明，仅依据分子之间的空间相关性研究激波化学存在一定局限。

图2：L1157激波区热尘埃与氨分子的空间分布。 从左至右分别为尘埃示踪的气体柱密度、氨分子柱密度和氨分子丰度。氨在弓形激波前沿显著增丰，却与热尘埃分布并不完全重合。

为了理解这一差异，团队进一步重建了L1157连续激波区的物理结构，并建立了包含气相—尘埃表面—冰幔三个阶段的三相天体化学模型。与以往研究相比，新模型重新考虑了激波传播过程中的物理时间尺度，并同时考虑了分子吸附、冰幔形成、激波溅射和重新吸附等关键过程。

模型结果表明，观测到的大量氨更可能首先形成于低温尘埃表面的冰幔中，再由激波溅射释放进入气相，而不是仅依靠传统气相反应形成。

研究首次将真实热尘埃从激波化学研究的"背景信息"转变为"核心观测约束"，使激波化学研究从传统的"比较分子"发展到"真实尘埃+分子+化学模型"的联合约束框架。

图3：L1157激波区的物理与化学演化。 从左到右分别为气体温度、氢原子密度和氨分子丰度的含时建模。三相化学模型表明，尘埃冰幔释放能够解释激波后的氨分子增丰。

· 一项建立在长期积累上的研究

这项工作的难点，并不仅在于获得更高灵敏度的观测，而在于将长期积累的多波段、多尺度国际望远镜数据与物理化学模型统一到同一分析框架中。

围绕这一科学问题，团队持续开展了七年的观测和方法学研究，将最初约3σ的探测置信度逐步提高到5–7σ，并建立了逐像素谱线污染校正和统一的数据分析流程，使这一长期缺乏直接观测约束的问题得到了更加可靠的回答。

本研究第一作者、唯一通讯作者为冯思轶。除德国马克斯·普朗克地外物理研究所合作作者外，论文其他作者均来自中国科研机构（包括中国大陆和中国台湾地区）。该研究从科学问题提出、国际望远镜观测申请与组织、观测方案设计，到数据分析方法建立、物理化学模型构建以及论文撰写的全过程皆为中国团队主导。

本研究得到科技部国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项、国家自然科学基金和厦门大学南强青年拔尖人才计划等项目资助。

论文链接：

A&A, 713, A197 (2026)

https://doi.org/10.1051/0004-6361/202659452