上海天文臺天馬望遠鏡發現8個新的激發態羥基脈澤

   大質量恒星(≥8個太陽質量)形成過程是現代天體物理學的重要研究課題之一。區別于小質量恒星形成過程,大質量恒星在其形成過程中一般具有成團性,并產生較強的紫外輻射,而這些紫外輻射對其周圍環境具有明顯的破壞作用,這些性質給研究大質量恒星形成環境和初始狀態帶來許多困難。除此之外,大質量恒星演化過程遠快于小質量恒星演化過程,且大質量恒星形成區一般距離我們較為遙遠,導致我們對大質量恒星形成區的研究變得更加困難。所以,迄今為止,大質量恒星的形成及其早期演化過程還仍然是天體物理研究中的一個未解之謎。 

  而星際脈澤(主要是羥基、水和甲醇脈澤)廣泛存在于大質量恒星形成區中,其脈澤斑具有小而亮的輻射特征,且這些脈澤輻射具有穿透塵埃的特性,所以成為示蹤大質量恒星形成區,尤其是探索小尺度范圍內物理和動力學特性的最有效探針。 

  羥基分子是星際介質中首次被探測到的分子,于上世紀六十年代被探測到?;鶓B羥基脈澤也是第一種被探測到的天體脈澤。根據躍遷能級分類,羥基脈澤分為基態羥基脈澤和激發態羥基脈澤?;鶓B羥基脈澤既與大質量恒星形成區成協,又與演化晚期的恒星拱星包層成協,還與超新星遺跡成協。而激發態羥基脈澤一般與大質量恒星形成區相成協。在大質量恒星形成區中,通過同時觀測基態羥基脈澤和激發態羥基脈澤可以限制脈澤所在區域的物理條件,例如氫分子密度,溫度和速度梯度等參數。因而激發態羥基脈澤的觀測也極為重要。 

  最近,由國家授時中心喬?;ǜ毖芯繂T(上海天文臺天馬望遠鏡特聘青年研究員)與上海天文臺沈志強研究員,李娟研究員,SKA天文臺Shari Breen博士,南京大學楊楷博士以及廣州大學陳曦教授組成的國際合作團隊,在激發態羥基脈澤的觀測上獲得了重大突破。該團隊利用天馬望遠鏡對北天155個大質量恒星形成區進行搜尋,共探測到18個4.7 GHz激發態羥基脈澤,其中8個4.7 GHz羥基脈澤首次被探測到。論文在2022年4月4日在線發表于《天體物理學報》上。 

  “相對于1.7 GHz基態羥基脈澤而言,4.7 GHz激發態羥基脈澤的數量更少,強度一般也較弱,光譜中一般具有一個簡單的無偏振的峰值,典型的譜線寬度小于1公里每秒?!蔽恼碌谝蛔髡邌毯;ń榻B,“但是和基態羥基脈澤光譜有一個最大的不同之處是,在某些大質量恒星形成區中,我們能夠探測到譜線寬度從幾公里每秒到20公里每秒的準熱輻射。而準熱輻射的產生機制目前仍在研究之中?!?nbsp;

  “4.7 GHz激發態羥基脈澤的光變性是非常強烈的,有些源在很短的時間之內,流量密度能夠增長兩個量級(即變強100倍)。而我們觀測得到的這些結果,能夠為光變性研究提供觀測樣本,進而用來研究4.7 GHz羥基脈澤的抽運機制?!蔽恼碌诙髡呱蛑緩娬f。 

  喬?;ㄟ€表示,在觀測4.7 GHz激發態羥基脈澤時,他們也同時觀測了6.0 GHz激發態羥基脈澤,關于6.0 GHz激發態羥基脈澤的文章正在準備之中,預期將會展示更多的激發態羥基脈澤結果,為研究大質量恒星形成區物理條件提供重要的觀測樣本。 

W75N在4765、4750和4660兆赫茲激發態羥基躍遷上的光譜圖,其中4765兆赫茲是脈澤輻射,4750和4660兆赫茲激發態羥基躍遷上既無發射譜線也無吸收譜線。X軸是速度,Y軸是流量密度。 

 

論文鏈接:https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac5820

科學聯系人:喬?;?,中國科學院國家授時中心,qiaohh@ntsc.ac.cn


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