对59个北天EGO天体方向上的分子云~(12)COJ=2-1和J=3-2频谱观测研究

为了研究有大质量恒星形成的分子云与其它分子云之间的差异,对北天的59个作为大质量恒星形成区的Spitzer延展绿色天体(Extended Green Objects,简称EGOs)视线方向进行了分子云~(12)CO J=2-1和J=3-2频谱观测,并与文献中对同一批天体方向观测得到的~(12)CO J=1-0频谱数据合并进行分析.对与EGO天体成协的分子云(简称EGO分子云)和其它non-EGO分子云进行了CO多跃迁谱线强度和宽度的统计比较分析.在数据统计的基础上,讨论了这两类分子云的气体温度分布、密度分布、速度场分布对观测数据统计特征的影响.分析结果表明,直接决定是否有大质量恒星形成的关键因素可能并不是巨分子云的质量是否足够大,而是巨分子云的引力塌缩程度足否充分(即分子云团块的体积填充因子是否足够大).     

恒星形成区AFGL 5157的CO同位素分子谱线研究

通过对恒星形成区AFGL 5157进行了24′×24′(12 pc×12 pc)的成图观测,得到了该分子云的~(13)CO(J=1-0)和C~(18)O(J=1-0)云核各自的分布结构和平均物理参数.在云核的边缘位置,同位素丰度比X[(~(13)CO)/(C~(18)O)]约为10,接近于巨分子云的比值.~(13)CO和C~(18)O云核的维里质量小于云核质量,具有引力不稳定性,且C~(18)O云核更易塌缩.C~(18)O分子云核的东北方向和西南方向的分子云柱密度分布分别为1.1×10~(23)×z~(-0.43)和4.6×10~(25)×z~(-0.58),z表示到云核中心的距离.由~(12)CO(J=1-0)高速线翼成份的测量,估计了外流源的质量损失率,求得外向流的质量和速度的关系近似为m∝v~(-1.8).~(13)CO分子云核的恒星形成率为23%,该区域可能受反射星云NGC 1985的触发而正在形成中大质量恒星或者星团.     

巨分子云的寿命

巨分子云的碰撞造成了大质量恒星在碰撞分子云中的形成,这些大质量恒星的形成产生了膨胀的HII区域,从而使巨分于云碎裂成小质量的分子云。这是本文提出的巨分子云碎裂机制。因此巨分子云的寿命也主要由区分子云间的碰撞几率所决定。我们的分析表明,巨分子云的寿命有赖于巨分子云所在的旋涡星系中的不同位置。寿命的最大可能存在区间为8.18×10~7yr与2.45×10~8yr。利用我们提出的机制可以在分子云研究的数值计算与数值模拟中得到应用。     

星系中巨分子云的形成与演化

星系中的巨分子云(GMCs)是恒星形成的主要区域,因此它的形成和演化对于星系的演化是至关重要的。本文中将介绍分子云的基本特性、分子云之间的碰撞和巨分子云的形成、碎裂和寿命以及其他环境因素,如旋臂扰动、较差自转等在巨分子云的形成和演化中的作用。同时也探讨在采用数值模拟研究巨分子云演化时所取分子云数目的影响。     

若干恒星形成区的^12CO（J=1—0）与^13CO（J=1—0）观测

首次利用紫金山天文台青海观测站13.7m毫米波射电望远镜对若干分子云与恒星形成区的~(12)CO(J=1—0)和~(13)CO(J=1—0)分子辐射进行了观测,得到了各自中心位置的谱线轮廓。作为一个实例本文将介绍如何通过对分子云~(12)CO(J=1—0)和~(13)CO(J=1—0)谱线的综合分析与计算得到云中的物理参数。     

W3(OH)致密HⅡ区磁场研究

本文以W3(OH)为实例,建立了与OH脉泽成协的HII区气体-尘埃壳层的磁场模型,由此可见,致密HII区所在分子云核心中的磁场强度,与分子云核心的分子数密度之间存在指数α=1/2的幂律关系;而在HII区气体-尘埃壳层中,磁场强度与分子数密度之间存在α=1的正比关系,根据讨论可知,与OH脉泽成协的HII区,其气体-尘埃壳层的分子数密度为10~6cm~(-3)量级,磁场强度为几个mG;一旦分子数密度达10~7cm~(-3)量级,OH脉泽便将熄灭。     

巨分子云的聚合形成与旋臂结构

本文分析了在巨分子云聚合形成机制下旋臂扰动的影响 .结果表明 ,在巨分子云聚合形成过程中 ,当不考虑恒星形成引起的巨分子云的碎裂时 ,旋臂的存在使分子云在绕星系中心作自转运动时 ,在旋臂区域分子云的密度大大增加而使较多的大质量分子云由于碰撞而形成 ,特别能促使一些质量更大的巨分子云形成 .但当这些聚合形成的大质量分子云走出旋臂区域进入臂间区域时 ,它们又会自动瓦解 .因此在整个星系盘上 ,与没有旋臂扰动情况相比 ,F(M )∝logM的曲线只是相应地往上有一平移 ,而对形成的中间质量的巨分子云的数量基本没有影响     

W31分子云C18O(J=1-0)的新观测

利用紫金山天文台青海站的13.7 m射电望远镜首次对W31分子云西北部区域中不同速度成份的分子云进行了C18O(J=1-0)的成图观测与研究,观测范围为16′×25′,观测波束间隔为1'.对不同视向速度的分子云分开进行处理,在成图范围内新观测到3个C18O分子云团块,发现它们均属于较年轻的稳定分子云.根据谱线辐射温度(T*R)和半宽(△V),利用LTE方法计算了每个被测团块的物理参数,讨论了该区域的团块分布、HII区、脉泽源与恒星形成的关系.     

刚体自转在巨分子云的聚合形成中的作用

分析在聚合形成机制下,巨分子云在刚体自转盘中的形成过程。研究结果表明,形成的巨分子云主要由其附近的分子云组成,由于速度弥散的作用,非弹性碰撞才自引力使分子云聚合在一起,以这种方式形成的巨分子云是小质量的,如果较差自转存在这些小质量的巨分子云便有更多的机会聚合在一起形成更大质量的巨分子云,这进一步说明,较差自转在巨分子云的形成中起了很大的积极作用。     

分子云的热平衡

本文介绍了各种对分子云热平衡作出贡献的加热和冷却机制,如分子或原子的辐射冷却(或加热),尘埃-气体碰撞加热和引力坍缩加热等等。并且讨论了如何确定不同类型分子云的热平衡温度。     

刚体自转在巨分子云的聚合形成中的作用

分析在聚合形成机制下,巨分子云在刚体自转盘中的形成过程．研究结果表明,形成的巨分子云主要由其附近的分子云组成．由于速度弥散的作用,非弹性碰撞和自引力使分子云聚会在一起,以这种方式形成的巨分子云是小质量的．如果较差自转存在,这些小质量的巨分子云便有更多的机会聚合在一起形成更大质量的巨分子云．这进一步说明,较差自转在巨分子云的形成中起了很大的积极作用．     

3个典型恒星形成区的气尘比

"气尘比"(Gas to Dust Ratio,GDR)是星际气体与星际尘埃的质量之比.广泛认同的银河系气尘比值是100-150.气尘比值的大小不仅取决于星际环境,也与所考虑的尘埃成分相关.恒星形成区是恒星形成的致密分子云区域,不同的分子云,其GDR也可能不同于普遍采用的数值.此工作选择3个典型的恒星形成区进行气尘比的研究,它们分别是:大质量恒星形成活跃的猎户座(Orion)分子云,小质量恒星形成区的代表金牛座(Taurus)分子云,极少或者无恒星形成活动的Polaris分子云,对这3个天区的研究有利于了解不同辐射环境恒星形成区的气尘比变化.在此对CO谱线积分强度与氢分子柱密度之间的转换系数X_(CO)取常数,以统计的方法计算了3个分子云的气尘比N(H)/A_V,其值在Orion天区、Taurus天区和Polaris天区分别为25、38和55(单位:10~(20)cm~(-2).mag~(-1)),明显高于之前人们给出的银河系平均值.根据星际尘埃模型,将N(H)/A_v转换成气体尘埃的质量比.采用被广泛接受的WD01尘埃模型(V波段的选择性消光比R_v=3.1的情况),得到3个恒星形成区的气尘比分别为:160(Orion分子云)、243(Taurus分子云)、354(Polaris分子云),显著高于普遍采用的弥漫星际介质中100-150的取值范围.恒星形成区的N(H)/A_v值高于平均值的另外一个可能的原因是,恒星形成区的尘埃由于吸积或者碰撞增长变大,降低了V波段的单位质量消光效率,而不是气尘质量比本身的增加.     

恒星形成区的云核和星团

利用青海站13.7 m毫米波望远镜对17个与星团成协的恒星形成区进行了~(12)CO(J=1-0)、~(13)CO(J=1-0)和C~(18)O(J=1-0)的同时成图观测.除了IRAS04547+4753,这些源均探测到较强的C~(18)O(J=1-0)的谱线发射.由于分子云的大小不同,有13个源观测到~(13)CO(J=1-0)谱线积分强度极大值的一半处,其他源因分子云延展范围较大,没有进行大面积的成图观测.基于观测数据,计算了各云核的谱线线宽、亮温度、尺度、密度和质量等,~(13)CO和C~(13)O云核的维里质量与局部热动平衡(LTE)质量之比分别为0.66和0.74,它们接近于维里平衡状态.为了从形态方面比较云核与星团,将谱线的积分强度图与2MASS的K波段图像叠加.同时,计算了与云核成协的星团的大小和质量,数据采用了2MASS的近红外点源测光结果.基于云核与星团的质量结果,计算了分子云的恒星形成效率,大致在10%～30%的范围.     

高银纬区域HSVMT 27的CO同位素分子谱线研究

对Ursa Major区域的高银纬分子云HSVMT 27的~(12)CO、~(13)CO和C~(18)O进行了观测研究,发现这块分子云~(12)CO的激发温度较低,并探测到一定的C~(18)O辐射,但由于其发射较弱故未能成图.在0.17 km·s~(-1)的速度分辨率和0.08 pc的空间分辨率下,认证了26个~(13)CO分子云核,它们的本地热平衡(Local Thermodynamic Equilibrium,LTE)质量在0.5–10 M_⊙,均小于其维里质量,且并未发现有红外点源与云核成协.总之,数据显示在这块分子云中并没有恒星形成的活动.     

分子云磁场与尘埃导致的偏振

磁场对分子云及其中的恒星的形成和演化起到重要的作用.分子云磁场的探测方法主要是谱线塞曼效应、尘埃热辐射的偏振,以及谱线的线偏振观测.利用谱线的塞曼效应可以直接测量视线方向的磁场强度.尘埃热辐射偏振可以有效地示踪磁场方向在天球上的分布.分子云内部的磁场会受到不同物理过程的影响.高分辨率观测可以研究磁场扰动的细节,低分辨率观测可以得到分子云甚至银河系大尺度磁场的宏观信息.只有多波段的观测才能全面地认识分子云磁场与各种物理过程的联系.该文对分子云尘埃热辐射偏振的观测情况做了调研,总结了分子云大尺度磁场的研究现状和发展前景.     

NGC2023的NH_3谱线观测

以NH_3转动—反演谱线NH_3(1.1);NH_3(2.2)观测了分子云NGC2023。谱线呈现的超精细结构有利于分子云物理参量的导出。 再次确认恒星HD37903为NGC2023的唯一能量激发源。灼热的尘埃是分子激发的中介。 经分析,判断星位于分子云表面,与Zuckerman提出的起泡(Blister)模型相似。若HD37903诞生于NGC2023,则该星生存时间已长到足以将分子云驱于0.1pc之外。 NGC2023中可能存在密度相对高的团块(Clump)。     

巨分子云的聚合形成与臂结构

本分析了在巨分子云聚合形成机制下旋臂扰动的影响，结果表明，在巨分子云聚合形成过程中，当不考虑恒星形成引起的巨分子云的破裂时，旋臂的存在使分子云在绕星系中心作自转运动时，在旋臂区域分子云的密度大大增加而使大质量分子云由于碰撞而形成，特别能促使一些质量更大的巨分子云形成。但当这些聚合形成的大质量分子云走出旋臂区域进入臂间区域时，它们又会自动瓦解。因此在整个星系盘上，与没有旋臂扰动情况相比，Ｆ（Ｍ）〈     

正在形成恒星的孤立分子云核物理性质的观测研究

利用青海站13．7m毫米波望远镜对从Spitzer的c2d项目样本中挑选出来的11个内部有恒星正在形成的孤立分子云核进行了13CO(J=1-0)、13CO(J=1-0)和C18O(J=1-0)的同时成图观测．对这些分子云核均观测到13CO(J=1-0)峰值强度极大值的一半处．计算了分子云核的密度和质量,得到维里质量(MVIR)与LTE质量(MLTE)之比13CO(J=1-0)为0．85±0．40,C18O(J=1-0)为0．77±0．35．同时计算了云核的密度轮廓．     

巨分子云聚合形成N体模拟中粒子数的效应

通过N体数值模拟以不同粒子数对星系中巨分子云的形成的影响进行了研究。结果表明：在聚合形成机制下，当对不同数目的分子云取相同的平均密度时，基本分子云的有效半径与其相应质量的立方根成正比，巨分子云的碎裂率与模拟基本分子云的数目无关。     

分子云物理性质的研究

十余年来年轻的分子天文学带来一系列新发现,推动了银河系结构、星系化学史、恒星物质流失、分子云物理等课题研究的新进展。 本文在简介分子天文学之后,将集中对与恒星形成有关的分子云物理问题进行综述。 内容分为 一、分子天文学的研究对象 二、分子云物理参数的导出 三、分子云的观测 四、涉及恒星形成的分子云理论研究