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基于南山26米望远镜的大样本氨分子巡天观测研究新成果

作者:李茜倩 发布时间:2025-05-21 【字体:       

近日,中国科学院新疆天文台恒星形成与演化团组博士留学生Serikbek Sailanbek在加尔肯·叶生别克研究员的指导下,使用南山26米射电望远镜对银道面巡天(Bolocam Galactic Plane Survey,BGPS)发现的217个分子云团块开展氨分子(NH₃)的(1,1)和(2,2)反转跃迁谱线观测研究,揭示其物理性质与恒星形成活动。研究成果已发表于国际天文期刊《皇家天文学会月报》(2025, MNRAS, 539, 2987–3012)。

样本中的致密分子云团块分布于银经1.2°至192.6°之间,跨越英仙臂、人马-船底臂、盾牌-半人马臂和矩尺臂等银河系的主要旋臂,其距离范围0.16至17.23千秒差距(kpc)。此次观测在188个分子云团块中探测到清晰的氨分子发射,探测率高达86.6%。氨分子发射谱线的宽度范围为0.91–6.98公里/秒,转动温度范围为9.7至50.2 K,显示了这些分子云团块极不相同的物理性质。

一项重要发现是湍流与温度之间存在的正相关关系,表明恒星反馈正在影响这些云团的内部动力学。相比之下,一些具有宽谱线和低温特征的分子云团块可能处于恒星形成早期阶段。该研究强调了气体温度与尘埃温度之间的强相关性,并验证了分子云研究中(尤其是在高温区域)所使用的温度估算方法的有效性。

研究人员分析了分子云团块中探测到的脉泽类型,揭示其中广泛的恒星形成活动:1) 82%的源与22 GHz水脉泽相关联,后者是活动恒星形成的标志。2) 52%的源可被归类为大质量恒星形成区(HMSFRs,通过探测到的6.7 GHz II类甲醇脉泽识别)。3) 这些大质量恒星形成区中有72%显示出处于演化后期阶段的迹象,其标志是探测到了OH(羟基)脉泽或12 GHz甲醇脉泽。而且,探测到脉泽的分子云团块的动力学温度和氨分子柱密度均呈现显著提高。这一结果证实,脉泽发射是识别活跃的、演化中的恒星形成区的有效探针。

该研究还发现氨分子柱密度与银心距(在2–8千秒差距范围内)之间存在弱的负相关关系,这可能与银河系的化学梯度或密度梯度有关。然而,诸如湍流和旋臂结构等局部条件似乎主导了这些大尺度趋势。

这些成果显著提升了我们对银河系内物理条件和恒星形成活动的认识,并为研究银河系结构以及脉泽在示踪恒星形成中的作用等研究奠定了基础。

1. 样本中探测到氨分子的致密团块在银河系的分布。旋臂的位置取自Reid et al. (2019). 数据点的大小显示氨分子柱密度,颜色显示所属旋臂。

图2. 样本中探测到氨分子的分子云团块的氨分子柱密度和运动学温度与其银心距的关系。数据点的颜色显示其所属旋臂(见图1)。


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