聯系我們 | English | 中國科學院  
| 首 頁 | 機構概況 | 人才隊伍 | 科研成果 | 實驗室與中心 | 交流合作 | 研究生教育 | 黨群園地 | 信息公開 | 內網資源 |
  郵箱用戶登陸 @xao.ac.cn 密碼
台長信箱
新聞動態
圖片新聞
科研動態
綜合新聞
通知公告
傳媒掃描
人才招聘
重大任務
科研專題
學術交流
會議承辦
現在位置:首頁 > 新聞動態 > 傳媒掃描
【中科院之聲】太空中哪兒比較熱?甲醛知道
2019-07-23 16:07:00| 【 【打印】【關閉】

  恒星形成與分子譜線

  我們都在晴朗的夜空中看過星星。過去我們以爲它們永遠在那裏,一成不變,所以叫它們恒星。現在我們知道,宇宙中的一切都有生有滅。星星也不例外,它也有自己的形成期、青壯年期和衰老期。

  青壯年期的恒星就像太陽一樣,是一個熊熊燃燒的火球,不停歇的發著光和熱,在黑暗的夜空中閃耀。到了衰老期,恒星先是變大成爲紅巨星,最終以爆炸的方式形成黑洞或中子星、或白矮星等致密天體。

1  银河系的CO份子 

  然而,我们对恒星的形成期的认识要少得多。这是因为恒星形成于致密的分子云中(如圖1),厚厚的分子云像一层幕布遮住了舞台,让我们看不见舞台上正在表演的故事。幸运的是,分子云中包含了各种各样的分子。这些分子可以发射分米、厘米、毫米、亚毫米等不同波长的电磁波,我们称之为分子谱线。

  這些分子譜線與可見光最大的不同就是,它們可以穿過厚厚的分子雲幕布,告訴我們分子雲幕布後面發生的故事。這些分子譜線各有特點,有些來自于分子雲核的外部,有些來自于分子雲核的內部,有些跟分子雲核內部的運動有關。

  因此,通過合適的分子譜線觀測,我們就可以觀測分子雲內部發生的物理化學過程,研究揭示恒星是如何形成的。測量和研究致密分子雲核的溫度和密度就是恒星形成研究的一項重要的基礎性工作。

  甲醛分子譜線:太空中的溫度計和密度計

  甲醛(H2CO)在分子雲中廣泛存在,在厘米、毫米、亞毫米波段都有輻射,適合不同類型的望遠鏡觀測。它是一種稍微不對稱的陀螺型分子,對溫度和密度敏感。

  溫度和密度的變化可以改變甲醛分子在不同能級上的分布,從而引起甲醛分子譜線在不同波長上輻射強度的變化。觀測不同波長的甲醛分子譜線,分析其強度,就可以知道分子雲的溫度和密度。甲醛分子的化學演化史簡單,在各種環境都能穩定存在,而且豐度變化小。因此,甲醛分子是一種理想的太空溫度計和密度計。

  近期,彩搜网-首页恒星形成与演化团组使用甲醛分子作为分子气体探针,开展了系统的观测研究工作。

  分子雲溫度高、密度高的地方,有可能正在形成恒星

  在較大尺度的分子雲中,沒有形成恒星的地方溫度和密度較低,而在形成恒星的致密分子雲核中,溫度和密度很高。通過測量分子雲的溫度和密度分布就可以知道分子雲中哪些地方存在致密核,可以形成恒星。哪些地方溫度高,正在形成恒星。

2 南山26米射电望远镜 

  科研人员使用南山26米射电望远镜(圖2)对天鹰座(Aquila)巨分子云进行了甲醛吸收线(6cm)的大尺度成圖观测,首次给出了分子云中甲醛吸收线激发温度的大尺度分布(如圖3左)。

  从圖中可以清楚地看到,W40电离氢区周围具有较高的甲醛激发温度,这缘于电离氢区的加热作用。两个致密核Serpens South和Serpens 3区域的激发温度明显升高,表明这两个区域正在进行剧烈的恒星形成活动。

  猎户座(Orion)巨分子云的温度分布(如圖3右)显示,甲醛测得的气体温度与中红外波段尘埃辐射测量的结果一致,表明甲醛分子示踪了靠近恒星形成活动区域的较热气体。

圖3 天鹰座(Aquila)巨分子云(左)和猎户座(Orion)巨分子云(右)的温度分布。  

  在恒星形成過程中,致密核的密度不變,溫度越來越高

  对于正在形成恒星的致密分子云核,由于恒星形成活动的加热,温度会不断升高。对银河系不同演化阶段大质量恒星区的观测研究发现,甲醛测量的气体温度从43K一直到300K以上(如圖4)。

 

4 使用甲醛、氨分子和尘埃测量的内银河区100个大质量分子云团块的温度

  甲醛测得的气体温度簣D兹┢紫呦呖砑胺肿釉仆趴榈墓舛认喙兀并且随着演化而增加,这表明高的光度对应着更大的湍流活动。甲醛测量的密度不随分子云团块的演化阶段而变化,但温度随着演化而上升。甲醛示踪的热气体可能受到分子云团块内部的大质量恒星形成活动的加热。针对最近的河外星系大麦哲伦云中恒星形成区的观测研究也得到了相似的结果。

  我們的研究表明甲醛是一種有效的分子雲溫度計和密度計,既可以探測彌散的分子雲溫度和密度,也可以探測致密核的溫度和密度,適合研究從分子雲到恒星的演化過程。我們正在使用南山26米望遠鏡在6厘米波段開展北天銀道面甲醛巡天,將首次給出北半球銀河系分子雲的大尺度溫度和密度分布。在此基礎上,進一步使用毫米和亞毫米波段的甲醛譜線測量其中致密結構的密度和溫度分布。通過這樣的觀測,我們有望在分子雲演化和恒星形成的研究中取得一些突破性成果。

  相关成果发表于国际期刊(Tang et al。 2017, A&A, 598, A30; Tang et al。 2017, A&A, 600, A16; Tang et al。 2018, A&A, 609, A16; Tang et al。 2018, A&A, 611, A6; Komesh et al。 2019, ApJ, 874,172)

作者:馬應秀、周建軍

附件:
评 论

欢迎访问彩搜网-首页 © 2014 网址:http://www.deliverlee.com新ICP备14002045网站地图
地址:新疆乌鲁木齐市新市区科学一街150号 邮编:830011 电话:0991-3689007、3689002 传真:0991-3838628