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。     

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     

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。     

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).     

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．     

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）〈     

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。     

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.     

星际分子云平均寿命的研究

本文叙述一项分子云平均寿命的实测研究结果。采用分子云的云-云碰撞生长模型,从~(13)CO的银道面(l=27°.85-40°,b=0°)观测资料得出的分子云的质量谱导出了星际分子云平均寿命的下限,其值为1×10~9年。     

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.