科研人員利用中國科學院紫金山天文臺青海觀測站13.7米毫米波望遠鏡觀測發(fā)現(xiàn)巨蛇座纖維狀分子云(The Serpens filament)正處在初始塌縮階段。該研究成果近日以The Serpens filament at the onset of slightly supercritical collapse 為題發(fā)表在《天文學和天體物理學》(Astronomy and Astrophysics)雜志上。

分子云是恒星形成的搖籃。近年來，越來越多的觀測表明，分子云會首先形成纖維狀結(jié)構(gòu)，然后再進一步碎裂并塌縮形成恒星。這類纖維狀分子云的形成和演化自然就成了研究恒星形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。想要建立起自洽的理論，人們需要收集處在不同演化階段的纖維狀分子云樣本，其中對處于初始塌縮階段的纖維狀分子云的證認及其物理化學性質(zhì)的表征尤為關(guān)鍵。多種星際分子探針的譜線組合觀測是“解剖”分子云結(jié)構(gòu)診斷其物理和化學特征的最有效手段。如譜線的藍不對稱性、速度梯度等都可以作為分子云中存在塌縮等運動學特征的診斷證據(jù)。

巨蛇座纖維狀分子云距離地球只有約1400光年，而且其結(jié)構(gòu)簡單，非常利于做觀測結(jié)果和理論預測的對比。研究人員利用紫金山天文臺青海觀測站13.7米毫米波望遠鏡對巨蛇座纖維狀分子云進行了7種分子譜線的成圖觀測（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)該纖維狀結(jié)構(gòu)是巨蛇座分子云中最為寧靜的區(qū)域，其非熱運動接近于聲速。分別通過普遍存在的硫化碳（CS）與異氰化氫（HNC）藍不對稱譜線輪廓以及速度梯度與密度結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)沿該纖維狀分子云短軸和長軸方向均存在下落運動（圖2），而且下落速率都遠小于所有其他已知同類纖維狀分子云的下落速率。由此確認巨蛇座纖維狀分子云是處于初始塌縮階段纖維狀分子云的代表天體。更多此類纖維狀分子云的發(fā)現(xiàn)和研究將有助于建立分子云通過形成纖維狀結(jié)構(gòu)并碎裂塌縮形成恒星的理論模型。

該項工作得益于13.7米毫米波望遠鏡所配備頻譜終端的超高頻譜分辨本領(lǐng)，使得研究分子云中接近甚至低于聲速的運動特征成為可能。該項研究得到國家科技部重點研發(fā)項目、國家自然科學基金委以及中科院基金的支持。

圖1：巨蛇座纖維狀分子云：（a）氫分子柱密度圖；（b）-(f）7種分子譜線的積分強度圖。

圖2：纖維狀分子云中下落運動示意圖：短軸（紅色箭頭）和長軸（藍色箭頭）