The dynamics of collapsing cores and star formation
低质量恒星通常被认为是由被称为无星核的致密分子云的引力坍缩形成的。连续统观测无法区分描述坍缩的几种不同假设,因为预测的密度分布几乎是相同的,因为它们是所有球形自引力云。然而,预测的收缩速度是不同的,足以通过比较在大半径和小半径的速度来区分模型。这可以通过观察在不同密度下激发的至少两种不同的分子线跃迁来完成。例如,H2O(110 - 101)和C18 O(1-0)的谱线具有相差5个数量级的碰撞去激发的临界密度。我们比较观测到的这些线从收缩的无星核心L1544对光谱预测的几个不同的假设模型的收缩,包括拉森-彭斯顿流,内向外崩溃的奇异等温球,准平衡收缩的不稳定的Bonnor-Ebert球,和非平衡崩溃的过密Bonnor-Ebert球。只有不稳定的准平衡Bonnor-Ebert球模型才能产生两条谱线的观测形状。这个模型使我们能够解释L1544分子线的其他观测结果,发现CS(2-1)和N2 H+观测中看到的向内速度位于无星核心本身,特别是在密度分布遵循平方反比定律的区域。如果这些结论在其他无星核心的分析中成立,这将意味着在湍流的星际介质中形成流体静力云不仅是可能的,而且不是例外,可能是低质量恒星形成的一个演化阶段。
2014-10-22 astro-ph.SR
Modeling Two First Hydrostatic Core Candidates Barnard 1b-N and 1b-S
本研究结合 SMA、ALMA 观测与模型合成图像,分析 B1-bN 和 B1-bS 的温度、尺度及包层密度剖面,表明二者均接近第二次坍缩前的 FHC 阶段,且 B1-bS 可能演化更早。
2023-04-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
Evolutionary tracks for Betelgeuse
我们建立了M2 Iab超巨星参宿四($α~Orionis$)的一系列非旋转准流体静力演化模型。我们的模型受到该恒星的温度,光度,表面成分和质量损失的多个观测值的限制,以及视差距离和确定其半径的高分辨率图像。然后,我们应用我们的最佳拟合模型来分析所观察到的变化,在表面光度和检测到的表面亮点的大小作为结果的对流材料从表面对流区的高温区域的上升。我们还试图解释一个简单的径向线性绝热脉动模型中间歇观察到的周期性变化。基于对所有观测数据的最佳拟合,我们提出了$ 20 ^{+5}_{-3} M_\odot$的最佳祖先质量估计,并基于在巨分支上观测到的喷射质量,从$8.0 - 8.5$ Myr的零年龄主序开始计算了当前年龄。
2016-01-07 astro-ph.SR
Evidence for disks at an early stage in class 0 protostars?
原恒星盘的形成年代一直存在争议,因为在低质量恒星形成的早期阶段,旋转、湍流和磁场的作用相互竞争。磁流体力学模拟塌陷的核心预测,旋转支撑磁盘可能会形成强磁化的核心,通过双极扩散或旋转轴和磁场方向之间的不对准。需要对各个来源进行详细研究,以交叉检查理论预测。我们在350 GHz处向B1 b-N和B1 b-S提供了0.06-0.1”分辨率的图像,这是年轻的0级原恒星,可能是第一个流体静力学核心。图像已获得ALMA,我们比较这些数据与磁流体力学模拟的崩溃湍流和磁化核心。用ALMA对亚毫米波连续辐射进行了空间分辨。在B1 b-N和B1 b-S方向都探测到了光学厚度为350 GHz的紧凑结构,半径分别为0.2和0.35”(在英仙座距离为230 pc时为46和80 au),在更大的包络内。B1 b-N的致密结构和包层之间的通量比低于B1 b-S,与其早期的演化状态一致。致密结构的尺寸和方向与VANDAM调查中使用甚大阵列获得的0.2”分辨率32 GHz观测结果一致,表明晶粒是通过凝固生长的。紧凑结构的形态,温度和密度与塌陷核心的数值模拟中形成的盘一致。此外,B1 b-N的性质与非常年轻的原恒星的性质一致,可能是第一个流体静力学核心。这些观测结果为低质量原恒星周围的盘的早期形成提供了支持。
2017-09-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Synthetic Spectral Signatures from Isothermal Collapsing Gas and the Interpretation of Infall Profiles
考虑到最近的数值结果表明星前核的坍塌是从外到内而不是从内到外发生的,我们重新审视了对致密坍塌核中蓝色过量分子线的解释。因此,我们创建合成分子线观测模拟塌陷,球对称,低初始振幅的密度波动,嵌入在一个统一的,全球引力不稳定的背景下,没有湍流分量。坍缩的地核形成了一个扁平的、类似于Bonnor-Ebert的密度分布,但具有由外向内的径向速度分布,其中最大的下沉速度在大半径处,在低密度气体中,有云到地核的吸积,并且没有流体静力学的外包层。使用光学厚HCO $^+$ J=1-0和3-2旋转线,我们认为几个“典型”的波束宽度,并使用一个简单的线拟合模型来推断下落速度从合成的配置文件类似的是在标准线建模。我们发现,由于实际径向塌陷轮廓的由外向内的性质,推断的下落速度是实际峰值下落速度的~ 25-30%,因为最大速度被它们发生的低密度气体降低。此外,与N $_2$ H $^+$ $J_{F_1F}=1_{01}-0_{12}$超精细线,我们调查的不对称参数,$δv\equiv(V_{thick}-V_{thin})/Δv_{thin}$,在崩溃过程中的变化,发现与观察值很好的协议。最后,HCO $^+$ J=3-2谱线表现出极端的$T_b$ / $T_r$ -比值,就像那些演化的核心一样,对于坍缩后期的较大光束。我们的研究结果表明,标准的动态下降再现几个观察到的功能,但低质量的核心下降速度一般被低…
2022-01-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
Recent Developments in Simulations of Low-mass Star Formation
在恒星形成区,我们可以观察到不同演化阶段的各种物体和现象,如分子云、原恒星喷流和外流、星周盘和原恒星。然而,直接观察恒星形成过程本身是困难的,因为它被致密的下降包层所掩盖。数值模拟可以揭示坍缩气体云中的恒星形成过程。最近,一些研究表明原恒星是从星前核心阶段形成的,在这个阶段,分子云和原恒星都有足够的空间分辨率。这些模拟显示了碎裂和双星的形成,外流和喷流驱动,以及坍缩气体云中的星周盘的形成。此外,还研究了恒星形成过程中磁场的角动量转移和耗散过程。在本文中,我简要回顾了最近的发展,在低质量恒星形成的数值模拟。
2010-08-05 astro-ph.SR
Improving 1D stellar atmosphere models with insights from multi-dimensional simulations I. 1D vs 2D stratifications and spectral comparison for O stars
为改进大质量恒星一维大气模型,该研究通过O型星二维模拟平均分层近似一维模型(含湍流压力等调整),对比光谱差异,为解决质量差异问题提供思路。
2025-01-24 astro-ph.SR
A new multifluid method for dusty astrophysical flows. Application to turbulent protostellar collapses
本研究针对含尘埃天体物理流,在RAMSES代码中实现了基于欧拉方法的无压中性多流体模型与新型气尘黎曼求解器,通过原恒星坍缩模拟验证了性能,修正了尘埃富集规律,为探索行星形成新条件提供了工具。
2025-08-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
ALMA observations of envelopes around first hydrostatic core candidates
我们提出了ALMA 3毫米分子线和连续观测,分辨率为3.5”,对五个第一流体静力学核心(FHSC)候选人(L1451-mm,Per-bolo 58,Per-bolo 45,L1448-IRS 2 E和Cha-MMS 1)。我们的目标是表征它们的包膜,并确定可能是真正的FHSC的最有前途的来源。我们确定了两个候选人,这是一个非常年轻的进化状态(L1451-mm和Cha-MMS 1),与L1451-mm是最有前途的FHSC候选人。虽然我们的包络观测不能排除Cha-MMS 1作为一个FHSC还,其CO流出和SED在最近的研究中发表的属性是在更好地符合年轻的原恒星的预测。对于剩下的三个来源,我们的观察有利于Per-bolo 45的星前性质,并排除了其余的FHSC候选者。Per-bolo 58完全符合0级,而L1448 IRS 2 E在先前确定的紧凑连续源位置没有显示高密度示踪剂(NH 2D和N2 H+)的发射,这在我们的观测中也没有检测到。因此,我们认为,有没有嵌入源的FHSC候选人L1448 IRS 2 E的假定位置。相反,我们建议,被认为是从假定的L1448 IRS 2 E流出的排放对应于从附近的0级系统流出的排放,由致密的环境材料偏转。我们比较了在这项工作和文献中研究的FHSC候选者的属性,这表明L1451-mm可能是最年轻的源,并确认流出。
2020-09-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
Modeling the formation of the $^{13}$C neutron source in AGB stars
AGB模型中不确定性的一个主要来源是氢的部分混合过程,这是形成所谓的$^{13}$ C口袋所必需的。在试图获得这种物理过程的自洽处理中,有磁浮力的2D和3D模拟。由磁浮力引起的混合所产生的$^{13}$ C口袋在比迄今为止假设的更大的区域上延伸,显示出几乎平坦的$^{13}$ C分布和可忽略的$^{14}$ N量。最近,它已被证明是一个很好的候选人匹配的同位素丰度比记录的$s$ -元素在前太阳SiC颗粒。然而,到目前为止,这种磁混合只应用于后处理计算,从未在恒星演化代码中实现。在这里,我们提出了新的恒星模型,执行与1-D流体静力学FUNS进化代码,其中包括磁浮力。我们评论由此产生的$s$过程的分布和光谱观测和太阳前颗粒测量的初步比较。
2020-04-06 astro-ph.SR
SMA and Spitzer Observations of Bok Glouble CB17: A Candidate First Hydrostatic Core?
我们提出了高角分辨率SMA和斯皮策观测博克球CB 17。SMA 1.3mm尘埃连续谱图像显示CB 17内有两个源,角间距约为21”(约5250 AU,距离为250 pc)。西北连续源,称为CB 17 IRS,在斯皮策图像中占主导地位的红外发射,驱动一个双极外流在西北-东南方向延伸,并被归类为低光度Class 0/I过渡对象(L_bol ~ 0.5 L_sun)。东南部的连续源,被称为CB 17 MMS,在SMA 1.3毫米观测中有微弱的尘埃连续辐射(约6 sigma检测; ~3.8 mJy),但在3.6至70微米波长的斯皮策深红外图像中没有检测到。根据光谱能量分布估算,其辐射光度和温度分别小于0.04Lsun和16 K。SMA CO(2-1)观测表明,CB 17 MMS可能驱动低速分子外流(约2.5 km/s),沿东西方向延伸。与星前核和0类原恒星的比较表明,CB 17 MMS比星前核更进化,但比0类原恒星进化得更少。CB 17 MMS的观测特征与第一个流体静力学核心的辐射/磁流体动力学模拟的理论预测一致,但也有可能CB 17 MMS是一个极低光度的原恒星,深深嵌入在一个边缘的拱星盘中。需要进一步的观察来研究CB 17 MMS的特性,并更精确地解决其进化阶段。
2012-03-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
High resolution study of outflows and chemical environment of First Hydrostatic Core candidate Chamaeleon-MMS1
低质量恒星形成的最早阶段尚不清楚,但有人提出变色龙-MMS 1是候选的第一流体静力核心(FHSC),是星前核心和原恒星核心之间的过渡阶段。这项工作描述了与Chamaeleon-MMS 1相关的局部(~4000 AU)流出活动及其对周围物质的影响,以确定这个年轻的低质量源的演化状态。我们使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)在220 GHz的高空间(~75 AU)和光谱分辨率(0.1-0.3 km/s)下观测Chamaeleon MMS 1。通过与周围云的相互作用检测到低能量外流。外流由两个部分组成,一个是东北方向的宽光谱特征,另一个是东北和西南方向的窄光谱特征。甲醛(H2 CO)的旋转温度计算为50(+/-30)K朝向连续源,具有类似的低温(25-45 K)朝向受流出影响的团块。甲醇(CH 3OH)仅检测到朝向远离连续源的气体团块,其中甲醇预计已通过冲击波中冰溅射的流出能量释放。Chamaeleon-MMS 1显示出外流活动的动力源是一个单一的旋进流出或两个流出的二元系统。虽然分子发射和高流出速度排除了它作为FHSC,流出比其他0类物体检测到的流出能量低,并且朝向连续源的推断气体温度相对较低,这表明Cha-MMS 1是已知最年轻的源之一。
2023-03-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
An efficient method for determining the chemical evolution of gravitationally collapsing prestellar cores
我们开发的星前核的密度演化的解析近似,流体动力学模拟的结果的基础上。我们使用这些近似值作为随时间变化的气体颗粒化学代码的输入,以研究不同的崩溃模式对核心中分子丰度的影响。我们确认,我们的方法可以提供合理的协议与流体力学和化学的精确数值解,同时显着降低计算成本,允许运行一个大网格的模型变化的多个输入参数。我们目前的结果使用这种方法来说明化学是如何影响的,不仅通过崩溃模型,但也通过大量的未知的物理和化学参数。最初的重力不稳定的模型预测类似的丰度,尽管不同的密度和崩溃的时间尺度,而双极扩散产生更广泛的内部耗尽区,这是没有看到星前核心的观测。尽管各种输入参数的值是未知的,但分子观测能够区分塌陷模式。我们还研究了双极扩散时间尺度的演变范围内的崩溃模式,金属丰度和宇宙射线电离率,发现它仍然可比或大于崩溃的时间尺度在初始阶段,我们考虑的所有模型,但在后来的演变阶段变得更小。这证实了双极扩散是扩散气体的一个重要过程,但随着核心塌陷到更高的密度而变得不那么重要。
2018-06-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
Standing on the shoulders of giants: New mass and distance estimates for Betelgeuse through combined evolutionary, asteroseismic, and hydrodynamical simulations with MESA
我们通过综合新的观测数据和三种不同的建模技术,对附近的红超巨星参宿四进行了严格的检查。我们的观测结果包括在参宿四最近前所未有的变暗事件之前,用天基SMEI仪器收集的新的、经过处理的光度测量结果的发布。我们在光度数据中检测到第一径向泛音,并报告周期为$185\pm13.5$ d。我们的理论预测包括多时间尺度的演化,振荡和流体动力学模拟与恒星天体物理学(MESA)软件套件的实验模块进行自洽的结果。我们的建模工作的重要成果包括对恒星半径的精确预测:$764^{+116}_{-62} R_{\odot}$。与其他限制相一致,这使我们能够推导出一个新的,独立的距离估计$168^ {+27}_{-15}$ PC和视差的$π=5.95^{+0.58}_{-0.85}$ MAS,在良好的协议与依巴谷,但不那么与最近的无线电测量。从扰动流体静力学和不断发展的流体动力学模拟的地震结果约束的周期和驱动机制,以新的方式参宿四的主导周期。我们的分析得出的结论是,参宿四的$\approx 400$日周期是由$κ$机制驱动的基本模式脉动的结果。基于网格的流体动力学建模揭示了振荡包络的行为是质量相关的,并且同样表明非线性脉动激励时间可以用作质量约束。我们的研究结果将$α$ Ori明确地定位在红超巨星分支底部附近的核心氦燃烧阶段。我们报告了目前的$16.5$质量-- $19 ~M_{\odot}$ -略低于典型文献…
2020-10-13 astro-ph.SR
The evolutionary status of dense cores in the NGC 1333 IRAS 4 region
随着原恒星的形成,原恒星的演化已经得到了相当好的表征,但是从星前核到原恒星的演化还不为人所知,尽管第一个流体静力核(FHSC)肯定是关键的一步。NGC 1333 IRAS 4C是一个潜在的非常年轻的天体,我们直接与附近的0级IRAS 4A和IRAS 4 B进行比较。观测约束由JCMT光谱遗产调查(330-373 GHz)的光谱成像和CARMA的连续谱和谱线观测提供。我们提出了几个物种,包括CO,H2 CO和CH 3OH的积分强度和速度图。所观察到的外流的速度,CO耗尽的程度,氘代DCO+/HCO+和气体动力学温度是我们目前的观测签名。我们在四个方面报告了三种来源之间的差异:a)朝向IRAS 4C的动力学温度低得多,b)检测到的物质的线轮廓显示朝向IRAS 4A和IRAS 4 B的强流出活动,但不朝向IRAS 4C,c)朝向IRAS 4C的HCN/HNC < 1,这证实了源的冷性质,d)在最热的源IRAS 4 B附近,CO的贫化和氘化程度最低。IRAS 4C似乎处于与IRAS 4A和IRAS 4 B源不同的进化状态。由于Lsmm/Lbol相对较低(~ 6%),我们可能可以排除FHSC阶段,我们研究了0级阶段的最早吸积阶段以及0级到I级的过渡。我们的研究结果并没有显示出一致的情况下,与主要问题是外流活动的缺乏和IRAS 4C的冷性质。英仙座中FHSC候选者的数量比当前模型预测的高出约1…
2016-08-27 astro-ph.SR
Fates of the dense cores formed by fragmentation of filaments: do they fragment again or not?
细丝分裂成致密的核心被认为是形成恒星的重要步骤。在以前的线性分析中发现的球形崩溃的核心杆模式的不稳定性调用的核心,由于他们的椭圆形(长或扁)变形的重新碎裂的可能性。为了研究这种可能性,在这里,我们进行了三维自引力流体动力学模拟,遵循所有的方式,从灯丝碎片到随后的核心崩溃。我们假设气体是多变的,指数γ决定了棒模的稳定性。对于由最不稳定的碎裂模式触发的孤立流体静力细丝的碎裂,我们发现当γ< 1.1时,随着坍缩的进行,棒模式增长,这与线性分析一致。然而,它需要超过10个数量级的中心密度增加的失真成为非线性。除了这个基准的情况下,我们还研究了非基准的,如碎片触发的碎片模式具有较长的波长,它发生在径向崩溃的细丝,并发现扭曲迅速增长。在大多数天体物理应用中,坍缩气体的有效多变指数在中心密度增加10个数量级之前超过1.1。因此,假设长丝断裂的基准情况,致密芯的再断裂将是不可能的,并且当长丝断裂时将确定它们的最终质量。
2017-04-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Kinematics of a young low-mass star forming core: Understanding the evolutionary state of the First Core Candidate L1451-mm
我们使用3毫米多线和连续CARMA观测对第一个流体静力学核心(FHSC)候选人L1451-mm的包络运动学特征在1000 AU尺度,并调查其演化状态。我们在N2 H+(1-0),NH 2D(1(1,1)-1(0,1))和HCN(1-0)分子谱线中检测到了陷入和旋转的证据。我们比较了一个简单的运动学模型的NH 2D线的位置速度图,发现它是一致的信封,这是既落和旋转,同时保存角动量约0.06 Msun的中心质量周围。包层的N2 H+(1-0)LTE质量以及推断的下沉速度导致质量下沉率约为6 e-6 Msun/年,这意味着这个FHSC候选者的年龄为1 - 0,000年。假设中心天体的吸积与下落速率相同,我们得到最小源大小为1.5-5 AU,与第一个核心的预期大小一致。在> 2000 AU的尺度上,我们没有看到外流运动的任何证据或外流-包络相互作用的迹象。这与先前的观测结果一致,发现了一个非常紧凑的外流(<500 AU)。我们的结论是,L1451-mm确实处于非常早期的演化阶段,要么是第一个核心,要么是一个非常年轻的0级原恒星。我们的研究结果提供了强有力的证据,L1451-mm是真正的第一个核心的最佳候选人。
2016-12-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Why Do Stars Turn Red? I. Post-Main-Sequence Expansion Mechanism
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica(中央研究院天文及天文物理研究所);Department of Physics, National Taiwan University(台湾大学物理系);Heidelberg Institute for Theoretical Studies(海德堡理论研究所)
本文通过改进的镜像原理和结构转变,揭示了恒星向红巨星或红超巨星演化的主要机制。
2026-02-23 astro-ph.SR
First Core Properties: From Low- to High-mass Star Formation
在这项研究中,主要的目标是通过第一和第二流体静力学核心形成的阶段来了解分子云核心的崩溃。我们研究了分子云核演化直至拉尔森核形成期间拉尔森第一核和第二核的性质。我们扩大这些崩溃的研究,首次跨越范围广泛的初始云质量从0.5到100 Msun。要了解恒星形成的早期阶段所涉及的众多物理过程的复杂性,需要在辐射传输和相变方面进行详细的物理建模。为此,我们使用一个现实的气体状态方程通过密度和温度依赖的绝热指数和平均分子量来模拟的相变。我们使用一个灰色处理的辐射转移耦合流体力学模拟拉森的坍缩在球对称。我们揭示了各种第一核心的初始云质量的属性的依赖。第一核心半径和质量从低质量到中等质量区域增加,从中等质量到高质量区域减小。第一个核心的寿命强烈减少对中间和高质量的制度。我们的研究表明,在中间质量制度的过渡区的存在。低质量原恒星倾向于通过两个不同的形成阶段演化,这两个阶段与第一和第二流体静力学核心有关。相比之下,在高质量恒星形成区域,坍缩的云核在第一个坍缩阶段迅速演化,并基本上立即形成拉森的第二个核心。
2018-07-17 astro-ph.GA astro-ph.SR
Influence of the magnetic field on the formation of protostellar disks
我们数值模拟了质量为10 $M_{sun}$的磁旋转原恒星云的坍缩。利用二维MHD程序Enlil进行了数值模拟。在坍缩的等温阶段的云的结构进行了研究的情况下,弱,中等,和强的初始磁场。模拟结果揭示了坍缩的原恒星云的普遍层次结构,包括扁平的信封与准静磁盘内和第一个核心在其中心。主盘的大小随云的初始磁能的增大而增大。当云的初始磁能大于其引力能的20%时,磁制动有效地将角动量从主盘输送到包层中。从第一核心的边界附近的区域发射的流出的强度与初始磁能增加。具有小电离分数$x<10^{-11}$的“死”区形成于第一流体静力学核心内部和流出物的底部。欧姆耗散和双极扩散决定了该区域原恒星盘进一步形成的条件。
2022-04-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
Brown Dwarf Formation Through Gravitational Collapse: Insights From 3D Numerical Simulations
本研究通过首个三维辐射磁流体力学模拟,揭示了磁化低质量核心坍缩形成褐矮星的过程,发现其形成机制类似低质量恒星但具有延长的第一核心阶段,支持了类恒星形成场景。
2025-09-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Extremely Dense Cores associated with Chandra Sources in Ophiuchus A: Forming Brown Dwarfs Unveiled?
根据ALMA、JVLA、Chandra、{ \it Herschel}和{ \it Spitzer}等资料,我们确认了Oph-A中的两颗候选原恒星是真正的原恒星或处于极早期演化阶段的原棕矮星(proto-BD)。这两个物体在红外线(IR,即,近红外到远红外)波段。核心的物理性质是非常相似的预期在第一流体静力学核心(FHSC),对象理论上预测在演化阶段之前的恒星核心形成的气体密度为$\sim$ 10 $^{11-12}$ cm $^{-3}$。这表明进化阶段接近FHSC形成阶段。这两个天体都与微弱的X射线源有关,表明它们处于恒星核心形成的早期阶段,具有磁性活动。此外,我们发现CO外流组件周围的两个来源,这可能源于年轻的外流驱动这些来源。这些物体的质量计算为$\sim 0.01-0.03$ $M_\odot$从尘埃连续排放。它们的物理性质与褐矮星形成的数值模型所预期的一致。这些事实(X射线探测,CO外流协会,和FHSC的光谱能量分布)强烈表明,这两个对象是原BD或将在原恒星的非常早期阶段,如果他们从周围获得足够的质量,将演变成更大质量的原恒星。这两个天体的年龄可能在原恒星核心(或第二核心)形成后的$\sim 10^3$年内,考虑到外流动力学时间($\lesssim$ 500年)。
2018-10-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
Exploring Magnetic Field Structure in Star-Forming Cores with Polarization of Thermal Dust Emission
恒星形成核心的磁场的配置和演变进行了研究,以直接比较模拟和观测。我们准备了四个不同的初始云具有不同的磁场强度和旋转速率,其中磁场线与旋转轴对齐/不对齐。首先,我们计算了这种云从星前阶段到原恒星形成后很长一段时间的演化。然后,我们计算了偏振的热尘埃发射预期从模拟数据。我们创建了具有任意视角的偏振图,并将其与观测结果进行比较。利用这一过程,我们证实了投影在天球平面上的偏振分布强烈地依赖于云的视角。因此,通过将观测结果与模拟预测的极化图进行比较,我们可以大致确定全球磁场方向与视线之间的角度。偏振矢量的配置也取决于视角。我们发现,当全球磁场与云旋转轴不重合时,在坍缩云中并不总是实现磁场线的沙漏形结构。视视角而定,S形配置的磁场(或极化矢量)出现在早期的原恒星吸积阶段。这表明,不仅磁场,而且云的旋转影响这样的云的动力学演变。此外,通过比较模拟的偏振与实际观测,我们可以估计的主机云的属性,如演化阶段,磁场强度,和旋转速率。
2012-10-29 astro-ph.SR
Synthetic observations of H$_2$D$^+$ towards high-mass starless cores
年轻的大质量恒星通常被发现嵌入在密集和大质量的分子团中,并且以高度模糊和遥远而闻名。在它们的形成过程中,氘化被认为是形成阶段的潜在良好指标。因此,对这些氘代分子的适当观察是至关重要的,但仍然很难执行。在这项工作中,我们测试的过渡o-H $_2$ D $^+(1_{10}$ - $1_{11})$的可观测性,使用合成源,以了解如何通过干涉仪和单碟望远镜的观测反映的物理特性。为了进行这样的测试,我们后处理的磁流体动力学模拟塌陷磁化核心使用辐射转移代码POLARIS。使用由此产生的强度分布作为输入,我们在不同的进化时间进行了单碟(APEX)和干涉(ALMA)合成观测,始终模仿现实的配置。最后,列密度推导出我们的模拟与以前进行的实际观测进行比较。我们的推导o-H $_2$ D $^+$与文献中报道的值一致,在10 $^{\!10-11}$ cm $^{\!-2}$和10 $^{\!12-13}$ cm $^{\!-2}$的范围内,分别为单碟和干涉测量。
2019-04-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterium chemistry of dense gas in the vicinity of low-mass and massive star forming regions
氘与氢原子的标准星际比(D/H)是$\sim 1.5 \times 10^{-5}$。然而,氘分馏实际上被发现在不同程度上增强,在冷的,黑暗的核心,大质量恒星形成区域周围的热核心,不冷的核心,以及低质量恒星形成区域周围的温暖核心({ \it,热corino)。在本文中,我们调查的整体差异,氘化学之间的热核和热corino。我们用气体颗粒化学模型模拟了低质量和大质量恒星形成区周围致密气体的化学性质。我们研究了不同的核心密度、气体物质对尘埃颗粒的消耗效率、坍缩模式和原恒星的最终质量对恒星形成区化学演化的影响。我们发现,氘化学是,在一般情况下,最敏感的变化的耗尽效率的粮食表面上,与观察一致。此外,结果表明,在热的核心比在热corino的化学是更敏感的坍缩核心的最终密度的变化。最后,我们发现,氘硫轴承物种在致密气体周围的热核心和corinos的比例可能是很好的演化指标,以类似的方式作为他们的非氘同行。
2014-06-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
Early planet formation in embedded protostellar disks: Setting the stage for the first generation of planetesimals
最近对年轻恒星形成区的调查表明,一般的II类天体没有足够的尘埃质量来形成巨行星的核心。较年轻的0/I类天体在它们的嵌入盘中有足够的尘埃,这就引出了一个问题:行星形成的第一步会发生在这些较年轻的系统中吗?第一步是建立第一个星子,通常认为是流动不稳定性的产物。因此,问题可以重述:嵌入式磁盘的物理条件有利于流不稳定性的增长吗?在这里,我们模拟了一个“尘埃”原恒星云的崩溃,表明如果有足够的漂移之间的下降气体和尘埃,嵌入磁盘的区域可以成为足够的尘埃增强驱动流不稳定。我们包括四个模型,三个不同的尘埃颗粒大小和一个不同的初始云角动量来测试各种崩溃轨迹。我们发现了一个“甜蜜点”的星子形成的晶粒尺寸为几十微米,因为它们下降足够快,相对于气体建立一个高的尘埃-气体比沿磁盘中平面,但有足够慢的径向漂移速度在嵌入式磁盘,以保持高的尘埃-气体比。与气体不同,由于气体压力,气体在一段时间内保持流体静力平衡,尘埃可以在更早的时间开始从所有半径坍塌。根据下落尘埃颗粒的大小,流动不稳定性至少可以在我们光滑嵌入盘的0/I类阶段产生7-35 M $_\oplus$的星子。这第一代星子可能代表了行星形成的第一步,并且在年轻恒星的生命周期中比传统上认为的要早。
2021-12-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the reliability of protostellar disc mass measurements and the existence of fragmenting discs
我们耦合非磁性,流体动力学模拟坍缩的原恒星核心与辐射转移演化模型,以产生合成的意见。然后,我们使用这些合成的意见,调查在何种程度上,一个简单的方法测量原恒星盘的质量在文献中使用恢复的固有质量的光盘中形成的模拟。我们评估的影响,从周围的核心污染,部分解决了光盘,光学深度,固定假设的尘埃温度,倾斜,和尘埃不透明度的法律。我们表明,这些影响的组合可以导致光盘质量低估的因素,在毫米波波长的2-3和高达一个数量级或更大的亚毫米波波长。原恒星盘的光学薄部分在I类阶段通常比0类阶段更冷,因为I类盘通常更大,光学厚度更厚,因此更受屏蔽。观察到的光盘质量分布非常相似的内在分布,如果考虑到这种影响,特别是在毫米波长的光学深度效应最小化。到目前为止,用这种方法观察到的原恒星盘中,大约有50%-70%与模拟中形成的引力不稳定盘的质量一致,这表明至少有一些原恒星盘的质量可能足以破碎。我们强调关键的未来工作需要确认这些结果,包括组装更大,更少的偏见的样品,并使用分子线观测区分旋转支持,开普勒光盘和磁支持pseudodisks。
2014-07-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
Jet-driven active galactic nucleus feedback in galaxy formation before black hole formation
我们提出了一个方案,在星系形成的活动星系核(AGN)的反馈机制开始之前形成的超大质量黑洞(SMBH)。SMBH的超大质量恒星(SMS)祖先在生长和发射喷流时吸积质量。我们模拟了小卫星的演化过程,结果表明小卫星从其表面的逃逸速度约为10^3 km/s,具有很大的不确定性。我们不能收敛的参数的进化数值代码MESA解决SMS进化的不确定性。在假设喷流携带SMS质量的10%的情况下,我们证明了喷流中的能量是星系/凸起中气体结合能的很大一部分。因此,SMBH的SMS祖先发射的喷流携带了足够的能量,可以与星系/凸起的内部区域的气体建立反馈循环,从而确定了恒星总质量和SMS质量之间的关系。当SMS坍缩形成中心的SMBH时,新生的SMBH质量和星系/核球的恒星质量之间已经存在关系(相关性)。在SMBH的形成过程中,它迅速地从坍缩的SMS中吸积质量,并发射出非常高能的喷流,这可能会使星系/凸起中的大部分气体脱离束缚。
2020-06-19 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Consequences of Dynamical Disruption and Mass Segregation for the Binary Frequencies of Star Clusters
大质量(13,000 - 26,000 M太阳),年轻(1500 - 3000万年)的大麦云星团NGC 1818揭示了一个意想不到的增加的F型恒星(1.3-2.2 M太阳)半径的双星频率。这与许多较老的星团形成对比,这些星团显示出随着半径的增加而减少的双星频率。我们研究这一现象与复杂的N体建模,探索一系列的初始条件,从光滑维里化密度分布,高度亚结构和崩溃的配置。我们发现,许多这些模型可以重现集群的观察到的属性,虽然有适度的偏好子结构的初始条件。我们的模型通过破坏软双星(半长轴,a > 3000 AU)产生观测到的双星频率径向趋势,大约在一个交叉时间(~ 540万年),优先在集群核心。质量分离随后导致双星向核心下沉。经过大约一个初始的半质量弛豫时间(t_rh(0)~ 3.4亿年)后,径向双星频率分布变为双峰型,最里面的双星已经向核心分离,径向双星频率分布中留下一个最小值,随时间向外移动。在4-6 t_rh(0)以后,晕中的上升分布消失,只剩下向核方向上升的径向分布。因此,无论是落向核心的双星径向频率分布(如NGC 1818所观察到的),还是向核心上升的双星径向频率分布(如较老的星团),都可以自然地从同一演化序列中产生,这是由于双星分裂和富星团中的质量分离。
2013-10-03 astro-ph.GA astro-ph.SR
Constant entropy hybrid stars: a first approximation of cooling evolution
我们的目标是研究中子星内部强子-夸克相变的可能性,考虑到有限温度下不同的示意性演化阶段。我们还讨论了奇异夸克物质在夸克物质相中的稳定性。此外,我们的目标是分析热和冷混合星的天体物理性质,考虑到恒星J1614-2230和J 0348 +0432给出的最大质量的约束。我们已经开发了一个计算代码来构建半解析的混合状态方程在每个重子固定熵,并获得不同的家庭的混合星。本文对夸克物质状态方程发展了场相关器方法的一个解析近似。对于强子状态方程,我们使用基于相对论平均场论的表格,没有超子。我们求解了混合星构型的流体静力平衡和质量守恒的相对论结构方程。对于所得到的不同状态方程,我们计算了奇异夸克物质的稳定窗口、轻子丰度、最大质量恒星的温度分布和轮廓分布。我们还计算了不同混合星族的质量-半径和引力质量-重子质量关系。作为具有夸克物质核的中子星冷却演化的一级近似,我们分析了热混合星的不同阶段。我们获得了冷的混合星的最大质量$\geq 2 M_\odot$的场相关器方法参数的不同组合。此外,我们基于引力质量-重子质量平面的研究表明,在原混合星演化过程中,强子物质和夸克物质之间存在一个晚期的相变,这与以前对原中子星的研究不同。
2017-04-24 astro-ph.HE astro-ph.SR