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科技工作者之家 2022-09-08
在恒星形成过程中,原子气体与分子气体的转换以及分子外向流的驱动源是研究难点。近日,中国科学院紫金山天文台、国家天文台,以及三峡大学、湖南文理学院等合作,结合FAST HI谱线数据与紫金山天文台青海观测站13.7 m毫米波望远镜分子谱线数据,利用团队自主开发的新基线校准算法,在大质量恒星形成研究中取得系列进展,展现了FAST与13.7 m毫米波望远镜的协同观测研究的潜力。
磁离心喷流理论预言分子外向流是由高速HI星风驱动,但该理论没有得到确凿观测证明,这是由于探测HI星风颇具挑战性。目前,只有两个小质量恒星形成区的HI星风被阿雷西博望远镜探测到,主要于20世纪80-90年代完成。研究比对这两个源中HI星风和分子外向流发现,在小质量恒星形成区中HI星风能够驱动分子外向流。那么,在大质量恒星形成区中,HI星风能否驱动分子外向流,原子氢从何而来,与分子氢关系如何,这一系列问题尚不清楚。
HI星风的研究对谱线基线提出了严苛要求。为了探测HI星风,研究开发了新的基线校准算法——FFTEEC。该算法能够最大限度地降低基线噪声,使最终得到的谱线灵敏度接近理论水平(1.8-2.3 mK @ 2.0 km/s,图/左)。该算法使得FAST的高灵敏度优势得以充分发挥,使FAST成为探测HI星风的利器。研究综合HI原子谱线数据与12CO、13CO、C18O、HCO+及CS分子谱线数据,对HI窄线自吸收线(HINSA)进行分析。研究发现:HINSA与CO分子云相关联的条件很可能是探测到13CO;中心高密度区域的HINSA丰度低于周围低密度区(图/右),这或是由于HI的电离或者高密度区域中HI到H2的转化更快。
此外,科研人员首次在该区域中探测到HI星风(图/左),并发现大质量恒星形成区中的HI星风有可能驱动分子外向流,这与小质量恒星形成区情况相似。进一步研究表明,星风中的HI丰度与HINSA丰度一致,这预示HINSA将成为探究HI星风与分子外向流的物理桥梁,同时HI星风中原子氢更有可能继承母分子云。该成果将为探索“星风或者外向流中HI与H2的相互转化及其对恒星形成与反馈的影响”注入新活力。
研究工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金及江苏省双创计划等的支持。
左:探测到的HI星风,红线:高速(~ 120 km/s) HI星风;右:HINSA柱密度与总柱密度之比。SCER:强CO辐射区域;WCER:弱CO辐射区域。
来源:中国科学院
原文链接:http://www.cas.cn/syky/202209/t20220907_4847111.shtml
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