大质量恒星的形成是一个高度复杂的过程,在这个过程中,恒星形成气体是处于全球性的引力坍缩,还是处于由湍流支持的平衡态,我们并不清楚。通过研究银河系中距离小于3 kpc的最大质量和最密集的恒星形成区域之一,包含着名的源DR 21和DR 21(OH)的灯丝,我们希望找到允许区分这两种观点的观测特征。我们使用的分子线数据从我们的13 CO 1-0,CS 2-1,和N2 H + 1-0的天鹅座X区域的调查获得的FCRAO和高角分辨率观测CO,CS,HCO+,N2 H+,和H2 CO,获得的IRAM 30米望远镜。我们观察到一个复杂的速度场和速度分散在DR 21灯丝中,其中最高的列密度,即致密的核心,有一个较低的速度分散比周围的气体和速度梯度,不是(只)由于旋转。沿整个DR 21灯丝观察到HCO+和12 CO光学粗线轮廓中的入射特征。通过对观测到的光谱进行建模,我们得到了构成暗条的两个主要团块的典型的下沉速度为0.6 km/s,质量吸积速率为10^-3 Msun/yr。这些巨大的(4900和3300 Msun)团块都在引力作用下收缩。DR 21暗条的所有运动学特征都可以解释为它是由大尺度的气流汇聚而形成的,并且现在处于全球引力坍缩状态。这种流动的汇聚是源于更大尺度上的自引力还是其他过程,目前的研究还不能解决。所观察到的速度场和速度色散是一致的(磁)流体动力学模拟的核心位于收敛湍流的驻点的结果。
英文摘要:
The formation of massive stars is a highly complex process in which it is not clear whether the star-forming gas is in global gravitational collapse or in an equilibrium state, supported by turbulence. By studying one of the most massive and dense star-forming regions in the Galaxy at a distance of less than 3 kpc, the filament containing the well-known sources DR21 and DR21(OH), we expect to find observational signatures that allow to discriminate between the two views. We use molecular line data from our 13CO 1-0, CS 2-1, and N2H+ 1-0 survey of the Cygnus X region obtained with the FCRAO and high-angular resolution observations of CO, CS, HCO+, N2H+, and H2CO, obtained with the IRAM 30m telescope. We observe a complex velocity field and velocity dispersion in the DR21 filament in which regions of highest column-density, i.e. dense cores, have a lower velocity dispersion than the surrounding gas and velocity gradients that are not (only) due to rotation. Infall signatures in optically thick line profiles of HCO+ and 12CO are observed along and across the whole DR21 filament. From modelling the observed spectra, we obtain a typical infall speed of 0.6 km/s and mass accretion rates of the order of a few 10^-3 Msun/yr for the two main clumps constituting the filament. These massive (4900 and 3300 Msun) clumps are both gravitationally contracting. All observed kinematic features in the DR21 filament can be explained if it is formed by the convergence of flows at large scales and is now in a state of global gravitational collapse. Whether this convergence of flows originated from self-gravity at larger scales or from other processes can not be settled with the present study. The observed velocity field and velocity dispersion are consistent with results from (magneto)-hydrodynamic simulations where the cores lie at the stagnation points of convergent turbulent flows.
G183: An outer galaxy filament feeding a massive protostar
Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所);Max Planck Institut für Radioastronomie(马克斯·普朗克射电天文研究所);Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM)(毫米波射电天文研究所)
Characterizing filaments in regions of high-mass star formation: High-resolution submilimeter imaging of the massive star-forming complex NGC 6334 with ArTéMiS
Stability of filaments in star-forming clouds and the formation of prestellar cores in them
现在人们普遍认为,分子气体的致密细丝是恒星诞生过程中不可或缺的一部分。虽然数值模拟已经成功地再现了湍流气体中的对流结构,并且分析计算已经预测了通过径向坍缩形成致密气体细丝,但是产生这种细丝然后在其中形成星前核的确切过程尚不清楚。因此,在这项工作中,我们研究了形成一个密集的细丝使用一个相对简单的设置,一个均匀密度的圆柱体的压力平衡与其封闭介质。特别是,我们研究,如果它的倾向,形成一个致密的灯丝,并进一步,星前核心的形成在此灯丝承担的初始体积的气体的重力状态。我们报告了一个径向塌陷,导致形成一个致密的对流云是可能的,当气体的初始体积至少是临界稳定的(其特征是该体积的质量线密度与其最大值之间的近似相等)。虽然自引力,但这一体积的气体并没有自由落体。然后,由于类似牛仔裤的不稳定性的增长,这种塌陷后的细丝沿着其长度碎裂,形成像\emph{beads on a string}这样的星前核心。我们认为,在典型的恒星形成云中,在以下假设下被归类为引力超临界的致密细丝不太可能经历引力自由落体:(i)等温性,而事实上,它们不是,和(ii)相对于压力截断的扩展径向轮廓,从而导致其质量线密度的显著高估。这个坍缩后灯丝的径向密度和温度分布与最近对附近恒星形成区的调查中绘制的典型对流云的径向密度和温度分布是一致的。
Hub Formation and Filament-Filament Collision: An Analytical Model
National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Graduate University for Advanced Studies(高级研究院);Korea Astronomy and Space Science Institute(韩国天体宇宙科学研究所)
Filamentary Fragmentation and Accretion in High-Mass Star-Forming Molecular Clouds
丝状结构在大质量恒星形成分子云中无处不在。它们与高质量恒星形成的关系仍有待了解。在这里,我们报告对8个连续的高质量恒星形成云的干涉观测。在这些云中总共发现了50个致密的核心,其中大多数都是高质量恒星形成的标志。其中五颗没有任何恒星形成的迹象,因此是星前核心的候选者。这些核心的演化阶段和它们的线宽,温度,NH $_3$丰度,维里参数被发现是相关的。在一个子样本的4形态定义良好的细丝,我们发现,它们的碎片不能单独解释的热或湍流压力的支持。我们还研究了沿暗条的气体温度和非热运动的分布,并发现了非热线宽和恒星形成活动之间的空间相关性。我们发现沿这些细丝的气体流动的证据,并推导出沿细丝的$\sim$ 10 $^{-4}$ M $_\odot$ yr $^{-1}$的吸积率。这些结果表明大质量暗条和大质量恒星形成之间存在着密切的关系,通过i)在非常早期的演化阶段的惯性碎裂形成致密的核心,ii)沿着暗条的吸积流对致密核心和原恒星的生长非常重要,iii)在恒星形成过程中通过反馈或吸积增强暗条中的非热运动。
Magnetic Fields in Massive Star-forming Regions (MagMaR). VI. Magnetic Field Dragging in the Filamentary High-mass Star-forming Region G35.20--0.74N due to Gravity
The University of Tokyo(东京大学);Worcester State University(伍斯特州立大学);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Kyoto University(京都大学);National Institutes of Natural Sciences(自然科学研究机构);SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies)(综合研究大学院大学);Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics(中央研究院天文及天文物理研究所);East Asian Observatory(东亚天文台);Peking University(北京大学);Max Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天文学研究所);Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台);Korea Astronomy and Space Science Institute(韩国天文与空间科学研究所);Nanjing University(南京大学);Indian Institute of Science Education and Research Tirupati(蒂鲁帕蒂印度科学教育与研究所);Physical Research Laboratory(物理研究实验室);Indian Institute of Technology Gandhinagar(甘地纳加尔印度理工学院)
Core formation via filament fragmentation and the impact of ambient pressure on it
星前核通常是球形的,其中一些看起来是扁球形的,而另一些则是长球形的。它们中很少有在投影中呈现圆形的。然而,很少有人了解的过程或物理条件下,长/扁核心的形式。我们发现,经历相对低的压力($\lesssim 10^{4}$ K cm $^{-3}$)的初始亚临界细丝形成长形核(即,轴比超过1的那些)通过气体在密度峰中的逐渐积累。同时,最初跨临界并经历类似于太阳邻域中的压力(在$\mathrm{few}\ \times 10^{4}$ K cm $^{-3}$ - $\mathrm{few}\ \times 10^{5}$ K cm $^{-3}$之间)的细丝形成扁核(即,轴比小于1的那些)通过\emph{Jeans like}碎裂。然而,在更高的压力下,细丝内的碎片不倾向于存活,因为它们在形成后很快反弹。我们还认为,准振荡功能观察到的速度梯度沿灯丝轴,并在垂直于轴的方向,是不可分割的灯丝的演变过程中,并出现由于其表面上的波纹的增长。特别是速度梯度的轴向分量沿着细丝长度追踪气流。因此,我们认为,它可以用来约束的顺应性形成机制。速度梯度的各个分量的大小随着外部压力的增加而增加。
Accelerated gas flow along Ophiuchus B44 filament: Breaking Position-Position-Velocity degeneracy
University of Vienna(维也纳大学);Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics(哈佛-史密森天体物理中心);University of Milan(米兰大学);Nagoya University(名古屋大学);Nobeyama Radio Observatory, National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), National Institutes of Natural Sciences (NINS)(日本国立天文台野边山无线电观测站,国立自然科学研究所)
An ALMA view of molecular filaments in the Large Magellanic Cloud II: An early stage of high-mass star formation embedded at colliding clouds in N159W-South
Inefficient jet-induced star formation in Centaurus A: High resolution ALMA observations of the northern filaments
NGC 5128是研究本宇宙活动星系核反馈的最佳目标之一。在距离银河系13.5千秒差距处,最近恒星形成的光学细丝沿着射电喷流方向排列。它是一个正反馈(喷流诱导恒星形成)的试验台区域。APEX显示,在恒星形成区,但也在没有检测到恒星形成的示踪剂的地区有强烈的CO排放。当被观察到时,恒星的形成与肯尼卡特-施密特关系相比似乎是低效的。我们用ALMA方法在1.3”~ 23.8pc分辨率下绘制了12 CO(1-0)发射图。CO辐射呈团块状,分布在两个主要结构中:(i)HI云外的马蹄形复合体,那里的气体主要被激波激发,没有观察到恒星形成;(ii)HI壳边缘的垂直暗条,这是一个中等恒星形成的区域。我们识别出了140个分子云。一项统计研究表明,它们具有与银河系内部非常相似的物理特性。然而,目前的观测所能得到的半径范围并不能用来研究云是否遵循拉森关系。云的维里参数很大,表明重力并不占主导地位。最后,在暗条中注入的总能量与银河系内部的能量是相同的。在细丝中检测到的强CO发射表明,由射流注入的能量在致密分子气体的形成中起积极作用。相对较高的分子云维里参数表明,注入的动能太强,恒星形成效率不高。这是特别是在马蹄复杂的维里参数是最大的情况下,检测到强CO没有相关的恒星形成。这是AGN正反馈低效的第一个证据。