分子云中内落候选源的证认及其物理化学性质的研究

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对恒星形成的研究表明,恒星是在致密分子云团中通过由内向外的引力坍缩形成的。这一过程主要发生在恒星形成的初期。并且在随后的演化中,气体的内落还会继续维持,为正在形成的恒星提供物质。因此,气体内落是恒星形成过程的重要组成部分,对这一过程的研究能帮助理解恒星形成初始阶段的物理过程。目前比较常用的识别内落的方法是利用一组光学厚和光学薄的谱线来示踪内落气体。其中光学厚线显示蓝不对称谱线轮廓,而光学薄线显示单高斯峰轮廓以示踪分子云团的中心径向速度。因此同时提供了 12CO(1-0)、13CO(1-0)和C180(1-0)三条谱线的银河画卷项目可以被用于初步大规模筛选内落候选源。12CO/13CO和13CO/C18O可以看做两组光学厚线和光学薄线的组合。目前,通过这种方法已经初步证认出了超过3200个内落候选源,并在其中选出133个12CO(1-0)具有明显蓝不对称谱线轮廓并且C18O(1-0)强度大于1K的候选源进行进一步的研究。利用紫金山天文台青海观测站13.7米射电望远镜,对133个内落候选源进行了 HCO+(1-0)和 HCN(1-0)的单点观测。利用 HCO+(1-0)和 HCN(1-0)作为光学厚谱线,结合光学薄谱线C18O(1-0)的数据,进一步证认了这些内落候选源。并且得到了量化光厚谱线轮廓不对称性的无量纲参数δVHCO+和δVHCN。如果源的HCO+(1-0)和HCN(1-0)谱线至少有一条显示出蓝不对称轮廓并且没有膨胀迹象,就认为这个源是置信度更高的内落候选源。据此证认出了 56个内落源,检出率达到42%。这表明利用CO数据对样本进行限制可以有效提高内落源的检出率。在这些已确认的内落源中,有43个源与Class O/I年轻星成协,13个源不与之成协。这13个源很可能与更早期的演化阶段有关。相比之下,与Class 0/1年轻星成协的已确认源具有更高的激发温度和柱密度,而其他源则更冷且柱密度更低。这些已确认的内落源的下落速度在零点几到几公里每秒之间,这与此前的研究结果基本一致。利用是IRAM 30米毫米波射电望远镜对这些已经确认的内落源进行了后续的成图观测。观测的频率范围是包括H13CO+(1-0)和HCO+(1-0)谱线在内的83.7-91.5 GHz(下边带)和99.4-107.2 GHz(上边带)。首批已经完成了对24个源的观测,并对它们的观测结果进行了分析。这24个目标源均显示HCO+(1-0)发射,18个源显示H13CO+(1-0)发射。17个源的HCO+积分强度图显示清晰的团块结构;对于H13CO+线,15个源显示出团块结构。使用RADEX辐射转移代码对这些源的HCO+和H13CO+的柱密度进行了估计,得到这些源的[HCO+]/[H2]和[H13CO+]/[HCO+]大约是 10-11-10-7和10-3-1。另外,基于HCO+谱线轮廓的不对称性,对这些源进行了分类:19个源显示蓝不对称轮廓,其他源显示红不对称轮廓、对称谱线轮廓或多峰轮廓。对于HCO+具有双峰蓝不对称轮廓并且信噪比大于10的8个源,利用RATRAN模型对其HCO+(1-0)谱线进行拟合,并估算出它们的平均下落速度Vin是0.3-1.3 km s-1,质量下落率Min约为10-3-10-4 M⊙ yr-1,这与以往研究中中等质量和大质量恒星的结果基本一致。另一种方法Myers模型估算得到的下落速度Vin为0.1-1.6 km s-1,质量下落率Min在10-3-10-5 M⊙ yr-1之间。此外,一些内落源中还存在着其他恒星形成活动,例如外流和脉泽等。特别是那些HCO+谱线具有双峰蓝不对称轮廓的源,它们中的大多数都存在分子外流。除此之外,观测还获得了很多其他分子谱线的数据。利用XCLASS软件,在9个HCO+(1-0)显示双峰蓝色轮廓的源中共证认出7到27种不同的分子及其同位素的发射线,其中还包括CCH、c-C3H2和HC3N等碳链分子。根据辐射转移模型,估计了这些分子的旋转温度和柱密度。并用一个包含了核坍缩阶段的物理模型所建立的化学演化模型与观测得到的分子丰度进行比较。结果表明大多数源的演化时标在引力坍缩开始后约3.3×10~5 yr。
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