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紫金山天文臺“銀河畫卷”團隊對加利福利亞巨纖維云的研究取得了重要進展

  纖維狀分子云普遍出現于冷暗星際介質和恒星形成區,在銀河系結構與恒星形成中扮演著至關重要的角色。在大的尺度上,超過100pc的大尺度纖維狀分子云被人們視作銀河系旋臂的“骨骼”,撐起著整個銀河系;在小的尺度上,纖維狀結構連接了分子云的坍縮到最終碎化形成致密云核。正因為此,纖維狀結構成為了當前星際分子云研究的一個前沿熱點。對于纖維狀分子云的認識與理解總體上仍處于起步階段。雖然在Herschel和Planck衛星的成像巡天揭示出了纖維狀分子云的普遍性和復雜結構,但缺乏分子氣體的運動學信息。要了解纖維狀結構的形成機制、演化過程中的動力學性質、分子云核的質量吸積等關鍵物理過程,亟需相應的分子氣體的頻譜巡天。

  中國科學院紫金山天文臺“銀河畫卷”巡天具備大天區覆蓋、大動態范圍、高靈敏度、多譜線光譜等特點,是國際上領先的銀道面分子氣體巡天(如Su et al. 2019),為研究纖維狀分子云提供了高質量的數據來源?;谘蔡鞌祿?,“銀河畫卷”團隊圍繞纖維狀分子云開展了一系列研究(如Su et al. 2015; Gong et al. 2017; Xiong et al. 2017, 2019)。

  近期,“銀河畫卷”團隊針對加利福利亞巨分子云的觀測又取得了重要進展。加利福尼亞巨分子云是太陽系附近(大約500pc)新近證認的一個巨分子云,因為其中的亮星云NGC1499形似美國加利福利亞州而得名。與著名的獵戶座A(Orion A)巨分子云相比,加利福尼亞巨分子云具有與其相當的尺度和質量,但過去測量到的整體恒星形成率卻要低一個量級,因此也被稱作“沉睡的巨物”。囿于有限的視場,此前國際上陸續進行的氣體觀測僅關注了該巨分子云中的局部區域,沒有獲得整體的認識?;阢y河畫卷CO及其同位素分子譜線的數據,團隊在該分子云中首次證認了一個長度接近80pc、猶如一條蜿蜒長龍的纖維狀結構,屬于國際上已知纖維狀分子云中的大塊頭(如圖1)。13CO速度圖展示了垂直于該纖維狀結構的系統速度梯度。該結果為大尺度纖維狀分子云形成的外部激波壓縮機制提供了有力的觀測證據。此外,團隊利用12CO在該纖維狀分子云上證認出約20個外流候選體,利用C18O 證認出近百個處于引力束縛狀態且不斷吸積物質的致密云核(如圖1)。新的發現揭示了該纖維狀分子云中劇烈的早期恒星形成活動,估算出更高的恒星形成率,由此改變了人們對加利福利亞巨分子云“沉睡”的原有判斷。

  以上研究成果近期已在國際核心天文刊物《天體物理雜志》(The Astrophysical Journal)正式發表,論文第一作者為“銀河畫卷”團隊的博士生郭偉華,導師為陳學鵬研究員。該項工作得到科技部國家重點研發計劃、國家基金委FAST專項、以及中科院前沿科學重點研究計劃等項目的支持。

  論文鏈接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac15fe/pdf

圖 1:“銀河畫卷”的觀測圖像。由上到下,依次為(1)加利福利亞巨分子云的CO同位素積分強度圖;(2)證認的加利福利亞大尺度纖維狀分子云的圖像,其中的方框標示了以往研究觀測的局部區域;(3)加利福利亞纖維狀分子云的13CO速度圖,展現了垂直于該纖維狀結構的系統速度梯度;(4)通過12CO搜尋獲得的外流(紅/藍色箭頭所示)和通過C18O觀測證認的致密云核(維里參數均小于2.0)。

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