研究进展

天马望远镜发现示踪大质量年轻恒星天体旋臂吸积流结构的新脉泽

发布时间:2021-03-19

大质量恒星(大于 8M⊙ 的恒星) 如何形成是现代天体物理的一个重要研究课题。 尽管大质量恒星在宇宙空间中比小质量恒星少得多( 只占恒星总数目的 1% 左右) , 但却贡献了绝大多数的恒星光度。 大质量恒星快速演化过程中伴生的星际介质反馈及元素核合成过程, 推动了其所在星团、 甚至整个星系的结构和化学的演化。

微波和毫米波的脉泽是一种类似于光学激光的非热辐射。 天文观测发现它们通常与大质量恒星形成区成 协, 这些脉泽来自致密辐射区域( 典型尺度在几到几十个天文单位的气体团块) , 且亮温度远高于热气体,是研究大质量年轻星周围( 约 1 000 AU) 范围内气体运动和星际介质性质等的有效探针。

由广州大学陈曦教授( 上海天文台特聘研究员) 领导的, 包括国家天文台任致远、 上海天文台沈志强和李斌以及南京大学郑兴武的国际合作团队, 在天文脉泽与大质量恒星形成的研究方向上取得了重要突破。 该团队利用上海天马望远镜首次在星际空间探测到异氰酸( HNCO) 、 重水( HDO) 和甲醇同位素( 13CH3OH) 三种新的分子脉泽, 并揭示它们正在示踪大质量恒星形成过程中的由引力不稳定性导致的星周盘碎裂产生的旋臂吸积流及间歇吸积现象。 该现象会导致年轻恒星的光度迅速上升, 从而能有效地激发出强的、 以前没有探测到的新的脉泽辐射。 此论文于 2020 年 7 月 13 日在线发表于《Nature Astronomy》 ( 自然· 天文) 。

值得一提的是, 无论是旋臂吸积流结构还是脉泽光度爆发现象都被认为是与大质量年轻恒星天体盘的引力不稳定性有关联, 但该项工作是首次从观测上将这两种现象在同一个目标( G358.93-0.03) 上有机地结合在一起, 从多角度证实了大质量恒星形成的间歇吸积现象。 此外, 它还表明, 盘调制的间歇吸积可以被认为是小质量恒星到大质量恒星形成的共同机制。

 

 

  

  
  图 1 左图为 3 种新分子脉泽的空间分布; 右图为大质量年轻恒星天体星周引力不稳定盘碎裂引起的旋臂吸积流的示意图, 新分子脉泽(由彩色圆点表示) 示踪了两个吸积流旋臂  

 

  

  
  图 2 天马望远镜监测获得的 3 种脉泽成分的峰值流量随时间的变化 

 

  


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