早期阶段大质量团块中的HCN、HNC、HCO^(+)和CN化学性质研究

选择67个相对孤立的大质量恒星形成团块,使用4种分子谱线(HCN(1-0)、HNC(1-0)、HCO^(+)(1-0)和CN(1-0),括号中的1-0代表分子从转动能级1跃迁到转动能级0)和红外波段数据,研究它们的整体化学性质.通过对源的积分强度、柱密度、分子丰度和丰度比在不同演化阶段的统计,发现大质量恒星形成团块CN(1-0)、HCO^(+)(1-0)、HCN(1-0)和HNC(1-0)的积分强度和柱密度中值随着演化阶段的增加都呈现增加趋势,这与理论预期相符.然而单一分子进行的柱密度和丰度统计结果存在较大的误差,用以示踪的演化阶段有很大的局限性.I(CN)/I(HNC)、I(CN)/I(HCN)和I(HCN)/I(HCO^(+))的积分强度比随演化阶段递增(I代表分子的积分强度),是潜在的用来示踪大质量恒星形成团块演化的探针;N(CN)/N(H2)、N(HNC)/N(H2)和N(HCN)/N(HCO^(+))的中值随演化阶段单调递增(N代表分子的柱密度),有希望作为示踪大质量恒星演化的化学探针.需要注意的是由于研究工作观测数据的限制,不能获得各分子的光学厚度,受光学厚度影响得不到可靠的柱密度,从而得不到可靠的丰度,最终影响对丰度比化学时钟的检验.

薄分子云湍流结构函数的倾角改正及其应用

通过结构函数可以测量湍流的能量级联速率.在实际观测中,无法测量分子云中气体的3维速度,这使得其湍流结构函数难以测量.对垂直于视线方向的薄分子云的情形,结构函数Stt2可以通过云核速度弥散(core velocity dispersion,CVD)进行测量,CVD2=1/2Stt2.对此进行推广,对于不垂直于视线方向的薄分子云,CVD2=1/2Stt2(1-1/8cos2θ)R2/3,其中,θ是视线方向与投影方向的夹角,平均投影距离与3维距离之比R可以用第2类椭圆积分E(k,φ)表示为R=2/πE(cosθ,π/2).

高银纬区域HSVMT 27的CO同位素分子谱线研究

对Ursa Major区域的高银纬分子云HSVMT 27的^(12)CO、^(13)CO和C^(18)O进行了观测研究,发现这块分子云^(12)CO的激发温度较低,并探测到一定的C^(18)O辐射,但由于其发射较弱故未能成图.在0.17 km·s^(-1)的速度分辨率和0.08 pc的空间分辨率下,认证了26个^(13)CO分子云核,它们的本地热平衡(Local Thermodynamic Equilibrium,LTE)质量在0.5–10 M_⊙,均小于其维里质量,且并未发现有红外点源与云核成协.总之,数据显示在这块分子云中并没有恒星形成的活动.

红外暗云中分子气体团块的性质研究

利用^(12)CO(1-0)、^(13)CO(1-0)与C^(18)O(1-0)分子谱线成图观测数据,并结合ATLASGAL(The APEX(Atacama Pathfinder Experiment)Telescope Large Area Survey of the Galaxy)尘埃连续谱巡天观测结果详细地研究了9个红外暗云(Infrared Dark Clouds,IRDCs)中团块的物理性质与运动学特征.给出了红外暗云的速度区间,以及在红外暗云所对应的Spitzer(Spitzer Space Telescope)8μm辐射背景上叠加了与红外暗云轮廓基本吻合的^(13)CO和C^(18)O积分强度分布图.9个红外暗云中有8个呈纤维状结构.在这些红外暗云中共找出51个致密团块,质量偏大的团块大部分聚集在红外暗云的枢纽位置.质量统计直方图中表现出明显的双峰结构,进一步证实纤维状分子云物质输送的图景.^(12)CO(1-0)计算所得的典型激发温度T_(ex)在这些团块中的分布为10-15 K之间.证认出3个蓝轮廓的团块和5个红轮廓的团块,发现有17个处于不同演化阶段的团块与外流候选体位置重叠,这表明外流活动可能普遍存在于不同演化阶段的团块中.在MSF(Massive Star-Forming)团块和YSO(Young Stellar Object)团块中较高的外流探测率表明吸积率随着团块中恒星形成的演化阶段而增加.这些都是引力束缚的团块,并有可能进一步塌缩.所有团块都满足形成大质量恒星的基本物理条件.这些处在不同演化阶段的早期大质量恒星形成团块是研究大质量恒星形成的理想候选体.

W51M分子云中H和He复合线的观测研究

W51M (W51 Main)是一个和HⅡ区成协的大质量恒星形成区,在其中可以探测到众多的分子谱线和H、He射电复合线.中国科学院上海天文台基于天马65 m望远镜对W51M的观测数据,证认了主量子数在74–117之间的H、He复合发射线,其中主量子数在74–78之间的H和He的α复合线均被探测到.结合H和He复合线的多普勒致宽,算出该HⅡ区的电子温度约为7400 K, He+/H+的离子丰度比约为0.09,这与已有的研究基本吻合.考虑高信噪比的复合线,即H(n)α(74n78),计算得出W51M的平均湍动速度是13.767 km·s-1.通过确定W51M或其他HⅡ区中的复合线,获取电子温度、湍动速度以及其他物理参量,在电子数密度、元素丰度、恒星形成率等方面进行了探讨,对分子谱线以及其他波段的复合线研究具有借鉴意义.

TM65m望远镜谱线观测系统的频率校准

频率校准是进行谱线天文观测前必做的准备工作,对上海天文台TM65m射电望远镜的谱线终端DIBAS(Digital Backend System)进行了频率校准及测试工作,发现它有良好的性能.首先,进行了PCAL信号注入测试,对DIBAS终端的频率分辨率、频率漂移、谱之间间隔的稳定性进行了测试.1 h内,单个尖峰频率漂移的最大变化幅度为0.03通道,尖峰之间间隔的最大起伏为0.05通道.然后,通过对大质量恒星形成区的H_2CO脉泽与吸收线的观测,以及与GBT(Robert C.Byrd Green Bank Telescope)观测结果的比较,发现频率校准的结果是正确的.最后,对W3(OH)进行了1个多小时的羟基脉泽观测和5个多小时的甲醇脉泽观测,发现谱线的谱型保持一致,观测噪声与理论噪声一致,说明频率校准程序是稳定可靠的.

新一代多波束接收系统的科学目标与概念设计

大视场、高灵敏度、高分辨、宽带信号接收以及多偏振成份接收等,是银河系毫米波分子谱线巡天不断追求的目标.从一氧化碳(CO)多谱线巡天的最新进展出发,归纳了未来银河系大尺度分子巡天可着重瞄准的几个前沿科学目标,包括广域弱发射区的探查、分子云内部结构的多探针成像以及银河系大尺度气体结构与物质循环调查等.介绍3毫米波段新一代多波束接收系统的一套概念设计.结合最新的技术预研,给出实现该方案的技术要点.新一代多波束接收系统的概念设计瞄准了100波束的接收规模,众多谱线以及双偏振成份的接收能力.在继承边带分离混频原理的基础上,基于新近发展的超导混频器集成电路,实现双偏振接收的新模式.在多谱线信号接收的基础上扩大每个信号边带至8 GHz从而同时接收众多谱线.参照已有的技术基础和近期预研的进展,本概念设计方案完全可以实现.与现有毫米波多波束接收设备相比,新一代毫米波多波束接收系统的综合接收能力预计将提升89-178倍.该设计将为毫米波多波束接收能力再次实现变革性的飞跃提供可能.

一个大质量恒星形成复合体的动力学性质

恒星形成于分子云之中,分子外向流是恒星形成正在进行的重要动力学特征,也是研究和认识恒星形成的重要契入点.利用紫金山天文台青海观测站德令哈13.7m毫米波望远镜,采用5种分子谱线探针(包括^(12)CO、^(13)CO、C^(18)O、HCO+J=1-0和CS J=2-1,J为角动量量子数),对一个包含IRAS 19230+1506、IRAS 19232+1504和G050.3179--00.4186这3个源的大质量恒星形成复合体进行了成图观测研究.通过对以上分子谱线数据并结合红外波段巡天数据的分析,在这3个源中首次探测到了分子外向流活动,并确定了分子外向流的中心驱动源.最后对这3个源进行了分子外向流相关物理量参数的计算,分析了这些物理量参数之间的关系,结果表明分子外向流的性质与中心驱动源的性质息息相关.