Line Profiles of Cores within Clusters. III. What is the most reliable tracer of core collapse in dense clusters?
最近的观测和理论研究强调了分子云内的网状结构作为恒星形成场所的重要性。由于这样的环境比孤立的核心更复杂,因此有必要了解从具有非球形几何形状的坍缩核心观察到的线轮廓如何受到细丝的影响。在这项研究中,我们调查线轮廓的不对称性进行辐射转移计算的流体动力学模型的三个崩溃的核心,嵌入在细丝。我们将结果与孤立核心的预期结果进行比较。我们使用常数丰度定律模拟了光学厚(HCN,HCO $^+$)和光学薄(N $_2$ H $^+$,H $^{13}$ CO $^+$)分子的五个最低转动跃迁线(J = 1-0,2-1,3-2,4-3和5-4)。我们发现,不到50%的模拟(1-0)过渡线显示蓝色的下落不对称,由于周围的灯丝遮蔽。然而,当在(4-3)转变中观察时,具有蓝色不对称发射线轮廓的塌陷芯的分数上升到90%。由于朝向坍缩核心的致密气体可以激发更高的转动态,因此上能级跃迁更有可能产生蓝色的不对称发射轮廓。我们的结论是,即使在不规则的,嵌入式核心可以跟踪下落气体运动与蓝色不对称线轮廓的光学粗线观察更高的过渡。HCN的(4-3)跃迁是塌缩运动的最佳示踪剂,但HCN和HCO的(3-2)和(5-4)跃迁$^+$也是很好的示踪剂。
2014-07-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
Primary disks and their observational appearance in collapsing magnetic rotating protostellar clouds
对质量为$10\,M_{\odot}$的磁旋转原恒星云的坍缩过程进行了数值研究。云的热能、磁能和转动能与其引力能模的初始比值分别为0.3、0.2和0.01。重点是在坍缩的等温阶段形成的准静磁初级盘的演化和性质。模拟结果表明,在从$1500$ au到$7400$ au和从$0.3\,M_{\odot}$到$5.2\,M_{\odot}$的演化过程中,初级盘的大小和质量分别增加。磁场在云包层中是准径向的,而在主磁盘内是准均匀的。在从主盘边界传播的快激波MHD波的前部后面和在第一流体静力学核心附近形成的流出区域中产生环形磁场。坍缩的原恒星云的层次结构可以从观测的磁场几何和角动量分布中得到揭示。
2022-10-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
Hierarchical Cluster Assembly in Globally Collapsing Clouds
通过对分子云整体分级坍缩(GHC)过程的数值模拟,讨论了团簇形成的机制。崩溃的全球性质意味着SFR随着时间的推移而增加。崩塌的层次性由大规模崩塌中的小规模崩塌组成。大规模的崩塌比小规模的崩塌晚了几百万年达到顶峰,它由增生到巨大的中央团块上的对流组成。小尺度的坍缩形成团块,这些团块嵌在细丝中并落在大尺度的坍缩中心上。在早期的小规模坍缩中形成的恒星与它们的母星系团有着相同的下沉运动。因此,暗条将气体和恒星物质输送到大质量的中央星团。这导致了一些较老的恒星出现在一个新的原恒星正在形成的区域,也导致了一个自相似的结构,其中每个单元都由较小尺度的子单元组成,这些子单元彼此接近并可能合并。由于在暗条中形成的较老恒星与中心团的气体有着相同的下沉运动,因此它们往往比中心团中形成的较年轻恒星具有更大的速度和更大的分布面积。最后,将IMF的表面值解释为概率分布意味着大质量恒星只有在{ \it local} SFR大到足以将IMF采样到高质量时才会形成。结合SFR的增加,这意味着大质量恒星往往出现在MC演化的后期,并且只出现在中心的大质量团块中。我们讨论了这些功能与观测到的年轻星团的属性的对应关系,发现非常好的定性协议,从而提供支持的情况下,全球性的,层次崩溃的MC,同时解释所观察到的集群结构的起源。
2016-11-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
Supercluster A2142 and collapse in action - infalling and merging groups and galaxy transformations
我们研究了具有坍缩核心的超星系团SCIA 2142中星系和星系团的动力学状态和性质,以了解其可能的形成和演化。我们发现星系群的子结构使用正常的混合物模型。我们已经使用投影相空间(PPS)图,球状坍缩模型,集群中心的距离,和最亮的星系群之间的星等差距,研究集团的动力学状态,并分析集团和星系的属性。我们比较了超星系团的排列和它们最亮的星系与超星系团轴的排列。超星系团核心的半径约为$8 h^{-1}$ Mpc,总质量为$M_{\mathrm{tot}} \approx 2.3\times~10^{15}h^{-1}M_\odot$,正在坍缩。超星系团轴上的星系团比离轴星系团有更老的恒星星族,相应的恒星年龄中值为$4 - 6$和$< 4$ Gyr。星系团A2142和星系团Gr 8都是SCIA 2142星系团中最古老的恒星星族,其恒星年龄中值为$t > 8$ Gyr。最近淬灭的星系和活动星系核(AGN)大多位于星系团的维里半径或合并区,而星系团的中心距离为$D_c \approx 6 h^{-1}$ Mpc。最细长的星系群沿着超星系团轴排列,星系群中最亮的星系之间的星等差距小于一等,这表明SClA 2142中的星系群在动力学上是年轻的。超星系团核心的坍缩、星系和星系团的坍缩以及可能的星系团合并,这些都会影响星系的性质,并可能触发活动星系核的活动,显示了整个超星系团是如何演化的。
2018-10-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Assessing Self-Absorbed Molecular Lines as Tracers of Gravitational Collapse
Cardiff University(卡迪夫大学);Princeton University(普林斯顿大学)
该研究通过模拟含时变化学演化的前恒星核坍缩的合成线观测,发现基于自吸收分子线的下落速度估算技术因特征起源于核外部,会系统性低估真实下落速度与吸积率。
2026-08-28 astro-ph.GA astro-ph.SR
Constraints on the (re-)orientation of star-disk systems through infall
通过三维磁流体动力学模拟分析吸积示踪粒子,研究发现内流能显著改变星盘系统的定向,且高质量恒星更易发生长期定向变化,坍缩后吸积阶段比早期坍缩更具各向异性。
2024-05-21 astro-ph.GA astro-ph.SR
Simulations of the isothermal collapse of magnetic rotating protostellar clouds
我们研究了质量为$10$和$1 M_{\odot}$的磁性原恒星云的坍缩。崩溃的数值模拟使用二维磁流体动力学(MHD)的代码“恩里尔”。模拟结果表明,原恒星云获得一个层次结构的等温阶段的崩溃结束。在电磁力的作用下,原恒星云呈现出半厚半径比为$Z/R \sim (0.20-0.95)$的扁球形包层。在包层内部形成了一个几何上和光学上都很薄的主盘,半径分别为$0.2-0.7 R_0$和$Z/R \sim (10^{-2}-10^{-1})$,其中$R_0$是云的初始半径。初级盘是处于静磁平衡的结构。当云的初始磁能超过其引力能的$20 \%$时,它们就形成了。主盘的质量是云的初始质量的$30-80 \%$。第一流体静力核心随后形成在主盘的中心。我们讨论了主盘在云的进一步演化中的作用,以及从磁场几何特征和不同层次的角动量分布的角度讨论了坍缩云内部层次的可能观测现象
2022-10-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Resistive Collapse of 2D Non-rotating Magnetized Isothermal Toroids: Formation of Pseudodisks
本研究通过显式非理想磁流体模拟,发现磁化环面坍缩中伪盘形成普遍存在,其质量增长速率与磁化参数相关,磁扩散显著影响伪盘结构及激波特征。
2025-05-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
Cluster Assembly in Hierarchically Collapsing Clouds
我们讨论了分层坍缩分子云中团簇形成的机制。最近的观测和数值证据表明,分子云(MC)可能正在经历全球性的、层次性的引力坍缩。“等级”制度由大规模崩溃中的小规模崩溃组成。后者意味着恒星形成率在演化的早期阶段系统性地增加,并通过向密度、质量和速度分散度更高的“中心”的对流发生,并在小规模坍缩开始形成恒星之后的几百万年达到顶峰。反过来,小规模的坍缩发生在嵌在细丝中的团块中,并且它们自己落入仍在进行的大规模坍缩的更大的势阱中。在早期的小尺度坍缩中形成的恒星与它们的母团一起向更大的势槽方向下落,因此这些暗条将气态和恒星物质输送到中心。这导致了在新的原恒星仍在形成的区域中存在较老的恒星,导致了星团的无标度或分形结构,其中每个单元都由较小尺度的单元组成,并导致了子单元的最终合并,解释了观测到的疏散星团的结构特征。
2016-02-23 astro-ph.GA
First clear detection of the CCS Zeeman splitting toward the pre-stellar core, Taurus Molecular Cloud-1
我们报告的第一个明确的检测到的CCS发射线在45 GHz的塞曼分裂附近的星前致密的灯丝,金牛座分子云-1。我们同时观察到HC $_3$ N非塞曼细胞系和CCS细胞系,并且没有检测到HC $_3$ N细胞系的任何显著分裂。因此,我们得出结论,我们的检测CCS塞曼分裂是强大的。导出的\textcolor{black}{line-of-sight}磁场强度约为117 $\pm$ 21 $μ$ G,如果我们采用45 $^\circ$的倾角,则其对应于归一化的质量与磁通量比为2.2。因此,我们得出结论,TMC-1灯丝是磁超临界。最近的CCS和HC $_3$ N线沿视线的辐射转移计算表明,灯丝崩溃的速度$\sim$ 0.6公里s $^{-1}$,这是可比的三倍的等温声速。这种下落速度似乎与引力下落核的演化相一致。
2019-09-10 astro-ph.GA astro-ph.SR
Clump-scale Gas Infall in High-mass Star Formation: a Multi-transition View with JCMT HCN (4--3) Mapping
本文利用JCMT HCN (4–3)测绘38个大质量团块,结合非LTE辐射转移与Hill5模型分析蓝轮廓,识别11个可靠下落候选体并测得稳定质量吸积率。
2023-09-26 astro-ph.GA
High-mass Star Formation through Filamentary Collapse and Clump-fed Accretion in G22
质量是如何从云尺度下累积到单个恒星的,这是理解高质量恒星形成的一个关键问题。在这里,我们提出了在一个中心丝云G22,这是由四个超临界细丝的质量积累过程。沿三根细丝检测到的速度梯度表明,它们正在塌陷,总质量下降率约为440 $M_\odot$ Myr $^{-1}$,这表明轮毂质量将在6次自由落体中翻倍,总计为$ \sim2 $ Myr。在中央团块C1和C2中的一小部分质量可以通过大规模的惯性坍缩来解释。HCO $^+$ $ (3-2) $和$^{13}$ CO $ (3-2) $光谱中普遍存在的蓝色轮廓表明,在质量最大、密度最高的团簇C1中存在团簇规模的崩塌。估计的沉降速度和质量沉降率分别为0.31 km s $^{-1}$和$ 7.2 \times10^{-4} $ $M_\odot$ yr $^{-1}$。在团簇C1中,SMA观测揭示了一个热分子核心(SMA 1),一个外流驱动的大质量原恒星位于SMA 1的中心。原恒星的质量估计为$ 11-15 $ $M_\odot$,它仍在以$ 7\times10^{-5} $ $M_\odot$/年$^{-1}$的吸积速率增长。在细丝、团块C1和G22中的中心热核心中共存的下降表明,预组装的质量储存器(即,大质量无星核)可能不需要形成大质量恒星。在高质量恒星形成的过程中,中央原恒星、核心和团块可以通过核心吸积/盘吸积、团块吸积和天体/云坍缩…
2017-11-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
Star Formation in Self-Gravitating Turbulent Fluids
我们提出了一个自引力湍流气体中恒星形成的模型。我们把湍流速度$v_T$作为一个动力学变量,并假设它是热的崩溃。该理论预测了密度、下沉速度、湍流速度的变化,以及致密的大质量气体云中恒星的形成速率。湍流压力在所有半径上都是动态重要的,这是绝热加热的结果。这个系统演化成一个具有固定密度的相干空间结构,$ρ(r,t)\toρ(r)$ ;质量流通过这个结构到达中心恒星或星团。我们用$m_*=M_g(r_*)$定义吸积物质的影响范围,其中$m_*$是新生星团中恒星加盘的质量,$M_g(r)$是半径$r$内的气体质量。密度由破幂律给出,其中$r_*$内的斜率为$-1.5$,$r_*$外的斜率为$\sim -1.6$到$-1.8$。对于$r>r_*$,$v_T$和下落速度$|u_r|$都随着$r$的减小而减小; $v_T(r)\sim r^p$,尺寸-线宽关系,与$p\approx0.2-0.3$,解释了拉森定律在大质量恒星形成区被改变的观察结果。在$r>r_*$,下落速度一般小于湍流速度。对于$r<r_*$,下落速度和湍流速度也是相似的,两者都随着$r$的减小而增加,如$r^{-1/2}$,其幅度约为自由下落速度的一半。吸积(恒星)质量随时间超线性增长,$\dot M_*=ϕM_{\rm cl}(t/τ_{ff})^2$,$ϕ$是一个比1小一些的无量纲数,$M_{\rm cl}$是团块质量,$τ…
2014-07-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
Evolution of high-redshift quasar hosts and promotion of massive black hole seed formation
由质量为$\gtrsim 10^9 M_\odot$的超大质量黑洞(SMBH)吸积提供动力的高红移发光类星体限制了它们的形成路径。我们调查的形成沉重的种子SMBHs通过气体崩溃的类星体的主机祖星,合并树跟踪晕生长在高度偏置的,过密的宇宙区域。前身晕很可能是受到附近恒星形成星系的强烈H $_2$光离解辐射的照射,并通过连续的合并加热内部气体。合并产生的气体动能以及重子流运动阻止了气体坍缩,并推迟了先前的恒星形成。随着流动速度高于均方根值,气体云在几乎所有$10^4$实现的合并树进入原子冷却阶段,并开始通过Ly $α$冷却与$T \simeq 8000 K$等温塌陷。等温气体坍塌的树木的分数是$14\%$,并与流动速度增加,而其余的形式H $_2$冷却的核心后,短的等温阶段。如果塌陷气体富集到$Z_{crit}\sim 2\times 10^{-3} Z_\odot$,需要有效的金属混合,则可以通过经由金属精细结构线的额外冷却来减少该部分。在大质量坍缩气体中,新生原恒星的吸积速率在$3 \times 10^{-3}-5 M_\odot yr^{-1}$之间,其中大部分超过抑制恒星辐射反馈的临界速率。因此,我们预计恒星质量(可能是BH质量)的分布范围从几百到$10^5 M_\odot$以上,可能形成大质量BH双星合并并产生引力波事件。
2021-06-15 astro-ph.GA
On the distribution of protostar masses
研究了落星持续时间服从等待时间分布的核-环境系统的原恒星质量分布。每个堆芯-环境系统具有连续的密度分布,对质量流没有障碍。核心是一个等温球,环境是一个细丝,一个层,或一个均匀的介质。由于外流和湍流,气体扩散终止了下落。降落时间的分布是一个下降的指数,最简单的等待时间分布。由此产生的原恒星质量分布非常类似于初始质量函数,前提是环境密度足够高,并且初始核心质量的分布足够窄。质量函数的高质量尾随环境密度的增大而增大,随环境维数的增大而减小。低环境密度的孤立区域形成了来自母核的低质量原恒星。与此相反,高环境密度的聚集区形成低质量的原恒星的核心气体,和高质量的原恒星的核心和环境气体。
2009-10-16 astro-ph.GA
Line Profiles of Cores within Clusters: I. The Anatomy of a Filament
观测结果揭示了分子云中普遍存在的结构。由于纤芯通常嵌入在灯丝中,因此了解此类系统的线轮廓与孤立纤芯的线轮廓有何不同非常重要。我们进行辐射转移计算的流体动力学模拟的分子云,以模拟线发射从崩溃的核心嵌入在细丝。我们从三个嵌入的芯中模拟了两条光学粗线CS(2-1)和HCN(1-0)以及一条光学细线N2 H+(1-0)。在流体动力学模拟中,气体自重力、湍流和整体流动产生了在其中形成核的附加区域。虽然细丝具有大的色散,但N2 H+(1-0)线指示芯内的亚音速。我们发现CS(2-1)和HCN(1-0)的光学粗线轮廓随视角的变化而变化。在超过50%的视角下,没有蓝色不对称的迹象,这是一个孤立的球形坍缩核心中的理想化的坠落运动特征。主要追踪核心的轮廓,周围细丝的贡献很小,其特征是系统性较高的HCN(1-0)峰强度。N2 H+(1-0)线不遵循此趋势。我们证明,红色的不对称配置文件也是可行的,在光学粗线,由于发射的灯丝或单侧吸积流到核心。我们的结论是,嵌入的核心可能会经常发生崩溃,而不显示一个蓝色的不对称的配置文件,和观测调查,包括非对称区域可能会低估崩溃的核心的数量,如果仅仅基于光学粗线的轮廓形状。
2012-01-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
Gemini, SOFIA, and ATCA Reveal Very Young, Massive Protostars in the Collapsing Molecular Cloud BYF 73
我们提供了全球坠落分子云/原恒星团BYF 73的多波长数据。其中包括来自SOFIA的远红外场成像线光谱仪(FIFI-LS)的新的远红外光谱线和连续谱数据,Gemini-South上的热区域相机光谱仪(T-ReCS)的中红外(MIR)观测,以及来自澳大利亚望远镜紧凑阵列(ATCA)的3 mm连续谱数据,加上斯皮策/IRAC,赫歇尔/PACS和SPIRE的档案数据。[OI] $\lambda63 μ$ m、[OIII] $\lambda88 μ$ m、[OI] $\lambda145 μ$ m和[CII] $\lambda158 μ$ m中的FIFI-LS光谱突出了致密分子云和HII区域中及其之间的不同气体环境。云和HII区之间的光解离区(PDR)最好用[OI] $\lambda145 μ$ m来追踪,其密度可能为$>$ 10 $^{10}$ m $^{-3}$,但在致密气体中观测到的$\lambda145μ$ m/ $\lambda63μ$ m和$\lambda63μ$ m/ $\lambda158μ$ m线比远超出模型值。HII区被[CII]很好地追踪,$\lambda158μ$ m/ $\lambda145μ$ m线比表明密度为10 $^{8.5}$ m $^{-3}$,电离辐射场相对较弱,1.5 $\lesssim$ log $(G/G_0)\lesssim$ 2。T-ReCS…
2018-10-28 astro-ph.GA astro-ph.SR
Modelling the molecular composition and nuclear-spin chemistry of collapsing prestellar sources
我们研究星前源的引力坍缩及其化学成分的相关演化。我们使用格勒诺布尔大学阿尔卑斯天体化学网络(UGAN),该网络包括涉及H2,H3+和碳,氮,氧和硫的不同核自旋状态的反应,涉及多达7个质子的反应。此外,物种间的速率系数提供了邻/对位相互转换的H3+ + H2系统和同位素变体。从初始稳定状态到等温引力坍缩的早期阶段,介质的组成是遵循的。模型中考虑了颗粒表面分子的冻结和颗粒的凝聚。预测的丰度和柱密度的自旋异构体的氨和它的氘代形式进行了比较,最近对星前核H-MM 1,L16293 E,和巴纳德B1的测量。我们发现,气相过程单独占令人满意的意见,没有诉诸晶粒表面反应。特别是,我们的模型再现了同位素丰度比和NH 2D和NHD 2的邻位:对位比在观测的不确定性。更精确的观察是必要的,以区分完整的混乱过程-在我们的气相网络假设-和直接的核或原子交换反应。
2018-04-04 astro-ph.GA
The sharp ALMA view of infall and outflow in the massive protocluster G31.41+0.31
上下文为了更好地理解高质量恒星的形成,研究物质如何在年轻的大质量恒星上吸积,如何被喷射,以及所有这些与低质量恒星的情况有何不同是至关重要的。大质量原星系团G31.41+0.31是研究所有这些过程的理想目标,因为毫米和厘米波长的观测已经将主核的辐射分解为至少四个大质量尘埃连续源,命名为A,B,C和D,在1”或0.018 pc范围内,并且已经确定了与核心相关的流入和几个流出的特征。目标。我们研究了G31.41+0.31中的流入和流出之间的相互作用,通过在几个100 AU的空间分辨率下研究它们的性质及其对核心的可能影响。方法.我们用1.4 mm波长的ALMA对典型的高密度示踪剂(如CH_3CN或H_2CO)和激波及外流示踪剂(如SiO)进行了分子谱线观测,获得了0.09”(340 au)的角分辨率。结果观测结果显示,CH 3CN和H2 CO中的P-Cygni剖面与嵌入主核的四个源相反,表明它们都在发生坍缩。由红移吸收估算的下落速率约为1 E-2 Msun/yr。个别的下降率意味着主核的吸积时间尺度比其旋转时间尺度小一个数量级。这证实了像G31主堆芯这样的旋转环形体是非平衡的、瞬时坍塌的结构,需要不断地从大型储层中补充新的材料。对于源B、C和D,下沉可能在源内部加速,而对于源A,第二种排放成分的存在使解释复杂化。SiO观测揭示了在G31.41+0.31恒星形成区至少存在6个外流。
2022-01-25 astro-ph.GA
Infall Signatures in a Prestellar Core embedded in the High-Mass 70 $μ$m Dark IRDC G331.372-00.116
使用银河平面调查,我们已经选择了一个大规模的(1200 M $_\odot$),冷(14 K)3.6-70 $μ$ m黑暗IRDC G331.372-00.116。这个IRDC有可能形成高质量恒星,鉴于目前没有恒星形成的特征,它似乎代表了高质量恒星形成的最早阶段。我们已经映射了整个IRDC与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)在1.1和1.3毫米的尘埃连续谱和线发射。尘埃连续体揭示了分布在IRDC的22个核心。在这项工作中,我们分析了质量最大的核心ALMA 1的物理性质,它在CO(2-1),SiO(5-4)和H PDMATHAMO CO(3-2)线中没有检测到分子流出。该核心相对较重($M$ = 17.6 M $_\odot$),亚维里化(维里参数$α_{vir}=M_{vir}/M=0.14$),几乎不受湍流影响(跨音速马赫数1.2)。使用HCO $^+$(3-2)线,我们在相对巨大的星前核心(ALMA 1)中首次检测到下沉特征,该核心有可能形成高质量恒星。我们估计一个$^{-1}$的下落速度为1.54 km/s,高吸积速率为1.96 $\times$ 10 $^{-3}$ M $_\odot$ yr $^{-1}$ . ALMA 1正在迅速崩溃,脱离维里平衡,更符合竞争性吸积的情况,而不是湍流核心吸积模型。另一方面,ALMA 1的质量$\sim$比团块的金斯质量大6倍,处于…
2018-05-04 astro-ph.GA
Massive Star Formation in Metal-Enriched Haloes at High Redshift
超大质量恒星的形成通常是在原始无金属气体快速吸积的假设下研究的。然而,最近发现,金属丰度达到$Z \sim 10^{-3}$ Z $_{\odot}$的气体也可以促进超大质量恒星的形成,只要进入原恒星的总质量下降率保持足够高。我们进一步扩展分析,研究如何丰富的超大质量恒星候选人晕将受到影响,如果所有的超临界下降率的晕,无论金属丰度。我们研究这种情况下,确定所有的原子冷却晕在文艺复兴时期的模拟与中央质量下降率超过一个固定的阈值。我们发现,在这些晕的中心质量下降率超过0.1 M $_{\odot}$年$^{-1}$约三分之二的这些晕有$Z > 10^{-3}$ Z $_{\odot}$的金属丰度。如果这些晕内的金属混合在它们的组装早期是低效的,并且贫金属气体的口袋可以保留,那么拥有超大质量恒星的晕的数量可以增加至少四倍。此外,这些高坠落率晕的中心提供了理想的环境,在其中生长预先存在的黑洞。进一步的研究(超大质量)恒星形成动力学的快速崩溃晕,不均匀的金属分布,需要获得更多的洞察超大质量恒星形成的早期星系以及早期黑洞的增长。
2020-08-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stellar mass spectrum within massive collapsing clumps II. Thermodynamics and tidal forces of the first Larson core
我们调查的依赖性的峰值的国际货币基金组织的物理上的所谓的第一个拉森核心,这对应于点的尘埃变得不透明,以自己的辐射。对不同气体状态方程的$1000 M_\odot$坍缩云进行了数值模拟,着重考虑了数值分辨率和收敛性。这些数值实验的初始条件在配套文件中有所不同。我们还开发了分析模型,我们面对我们的数值结果。如果使用等温EOS,我们表明,IMF的峰值转移到较低的质量,提高数值分辨率。当采用绝热EOS时,数值收敛。峰位随eos的变化而变化,峰位约为第一Larson核质量的10倍。通过分析质点附近非线性密度涨落的稳定性,并在合理的密度分布上求和,我们发现引潮力具有很强的稳定作用,可能导致比第一个拉森核大几倍的优先质量。我们建议,在一个足够大的冷云,IMF的峰值是由高密度绝热气体的热力学以及潮汐力的稳定影响。由此产生的特征质量大约是第一个拉森核心质量的10倍,这总共导致了太阳质量的十分之几。由于这些过程与大尺度的物理条件和环境无关,我们的研究结果为IMF峰值的普遍性提供了一个可能的解释。
2017-11-03 astro-ph.GA
Non-similar collapse of singular isothermal spherical molecular cloud cores with nonzero initial velocities
从理论上讲,恒星是由分子云的核心坍缩形成的。历史上,核被假定为一个奇异的等温球(SIS),并通过自相似的方式研究了崩溃。这是因为旋转和磁场导致非对称塌陷,从而可能出现球体形状。这里,假设离心力和磁场梯度的合力在旋转轴的法线方向上,并且假设其分量是局部重力的分数$β$。在这项研究中,一个崩溃的SIS核心被认为是发现的重要性,参数$β$的扁率的质量壳的头部以上的膨胀波。我们应用Adomian分解方法求解非线性偏微分方程组,因为坍缩不会发生在具有自相似行为的球对称中。这样,我们得到了壳在包线处的质量下落率$\dot{M}$的半解析关系式。在旋转轴附近,$\dot{M}$随无量纲半径$ξ$的增大而减小,而在赤道区,$\dot{M}$与$ξ$之间存在正相关关系。此外,极区中的$\dot{M}$值大于赤道区的值,并且这种差异更经常出现在较小的$ξ$值处。结果表明,在到达膨胀波头部之前,分子云核的可见形状可以演化为扁球体。扁圆核的长短轴比随参数$β$的增大而增大,其值可接近于金牛座和英仙座等分子云图中明显观察到的细长核形状。
2010-07-05 astro-ph.GA
A Dynamically Collapsing Core and a Precursor of a Core in a Filament Supported by Turbulent and Magnetic Pressures
为了研究一颗异常年轻的低质量原恒星GF 9 -2所在云核周围的诞生气条的物理性质,我们利用Nobeyama 45 m望远镜对12 CO、13 CO和C18 O分子进行了J=1-0谱线观测。标测区域覆盖整个灯丝的约1/5。我们的13 CO和C18 O地图清楚地表明,核心形成在当地的密度最大的细丝,和内部运动的细丝气体完全由湍流与马赫数~2。我们估计暗条的标度高度为H = 0.3 ~ 0.7 pc,从而得到中心密度n_c = 700 ~4200 cm^-3。我们采用等温圆柱模型的分析表明,细丝是支持的湍流和磁压力对径向和轴向崩溃,由于自重力。由于湍流和横向磁场的耗散时间尺度都可以与10^6年的丝状气体自由落体时间相比较,我们得出结论,超音速湍流的局部衰减使丝状气体局部不稳定,从而使核心坍缩。此外,我们新发现了一个气体凝结与速度宽度增强到约0.3 pc西南的GF 9 -2核心。凝结的半径约为0.15 pc,LTE质量约为5 Msun。它的内部运动是湍流的,马赫数约为3,暗示着一种引力非束缚态。然而,考虑到我们的估计中的不确定性,我们提出,冷凝是云核的前兆,云核是由灯丝中确定的两种气体成分碰撞产生的。
2014-07-17 astro-ph.GA
Gravitational Collapse and Filament Formation: Comparison with the Pipe Nebula
最近的分子云形成和演化模型表明,这种云是动态的,通常表现出引力坍缩。我们提出了一个简单的分析模型的全球崩溃到一个灯丝,并与我们的数值模拟的流动驱动的形成一个孤立的分子云来说明超音速运动和入流冲压压力的重力驱动的云演化模型中预期。我们将我们的结果应用于观测的烟斗星云,一个特别适合我们的目的,因为它的低恒星形成活动意味着微不足道的恒星反馈扰动对象。我们表明,我们的坍缩云模型可以解释的速度分散的大小在$^{13}$ CO的结构由Onishi等人。和所需的冲压压力由拉达等人。限制在管星云的低质量的核心。我们进一步推测,更高分辨率的模拟将显示小的速度分散在dendrock核心气体,如观察到的,但这是下落运动,不支持湍流。我们的研究结果指出了冲压压力作为分子云细丝的边界条件的必然性,以及特别是低质量核心仍然可以以显着的速率吸积质量的可能性,正如观测所表明的那样。
2009-09-10 astro-ph.GA
An analytical model for the evolution of starless cores I: The constant-mass case
我们提出了一个分析模型的准静态演化的无星核心限制在一个恒定的外部压力,假设核心是等温的,并服从球对称的密度分布。我们的模型核心的发展,在绝热和等温的限制,假设拉森一样的湍流耗散的普卢默和高斯密度分布。我们将维里方程中的项的变化模拟为核心特征半径的函数,并确定核心是朝着维里平衡还是引力坍缩发展。在目前的研究中,我们忽略了核上的吸积。我们讨论了不同的行为预测的等温和绝热的情况下,并通过我们选择的指数的尺寸线宽的关系,并提出了一种手段参数化的磁能项的维里方程。我们对Pattle等人(2015)在蛇夫座L1688区域观察到的核心组在“维里平面”中的演化进行了建模。我们发现,并不是所有的维里约束和压力约束的核心将演变成为引力约束,与许多相反,收缩到维里平衡与周围环境,并找到一个缺乏引力主导的和维里未绑定的核心。我们假设在维里平面的这个象限中存在一个“无星核心沙漠”,这可能是由于核心最初形成为压力限制的物体。我们的结论是,一个维里约束和压力约束的核心不一定会演变成引力约束,因此不能被认为是星前的。一个核心只有在引力不稳定的情况下才能被明确地认为是星前的(坍缩形成一个独立的恒星系统)。
2016-03-31 astro-ph.GA
General Relativistic Shock Wave Solutions with Black Hole Formation: The Singular Isothermal Sphere Case
Universities Space Research Association(大学空间研究协会);NASA Marshall Space Flight Center(美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心);Google(谷歌);Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian(哈佛-史密森尼天体物理中心);Black Hole Initiative, Harvard University(哈佛大学黑洞倡议项目)
本文在广义相对论框架下推导了奇异等温球坍缩形成黑洞的自相似激波解,发现激波速度可达光速的40%,中心吸积率比平滑解低约5-7倍,激波释放能量达静质量的10%,为直接坍缩黑洞形成提供了分析能量预算。
2026-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
VLA ammonia observations of L1287: analysis of the "Guitar" core and two filaments
目前的工作旨在研究分子云LDN 1287(L1287)的致密气体,其中包含一个双FU Ori系统,一个充满活力的分子外流和一个仍在形成的深埋低质量,年轻恒星物体的集群,显示出高水平的碎片。我们给出了光学H α和[SII],以及VLA NH $_3$(1,1)和(2,2)的观测结果,其角分辨率约为3.5“。观测到的NH $_3$光谱进行了分析与HfS工具,同时拟合三个不同的速度分量。L1287的NH $_3$发射来自四种不同的结构:一个与RNO 1相关的核心,一个吉他状的核心(“吉他”)和两个交错的细丝(蓝色和红色细丝),大致集中在FU Ori系统RNO 1B/C及其相关的星系团。关于吉他核心,有明显的信号表明气体进入了一个中心质量,估计约为2.1 $M_\odot$。关于这两种细丝,它们的半径约为0.03 pc,每单位长度的质量约为50 $M_\odot$ pc $^{-1}$,并且接近等温平衡。一个中央空腔,可能与流出,并跟踪的Halalpha和[SII]的排放,被确定,与几个年轻的恒星物体附近的内壁。这两个细丝都显示出明显的扰动迹象,这些扰动来自于由星团中一个或几个年轻天体驱动的外流气体。蓝丝和红丝在速度上是相干的,除了在嵌入源的位置外,它们具有接近亚音速的气体运动。穿过蓝丝的速度梯度可以解释为材料落入到蓝丝上或旋转。沿着细丝的速度梯度被解释为在两个细丝的交叉处朝向重力井的下落…
2020-11-03 astro-ph.GA
On the effect of Lyman alpha trapping during the initial collapse of massive black hole seeds
超大质量黑洞的一个可行的播种机制是银河系前暗物质晕中的直接气体坍缩路线,产生$10^4 - 10^6$太阳质量的物体。当防止气体冷却到低于$10^4$ K时,这些事件发生,这需要无金属和相对无H $_2$的介质。最初的坍缩通过氢原子跃迁冷却,但气体在高密度下对冷却辐射变得光学厚。我们利用一套基于宇宙学模拟的均匀密度和各向同性情况下的MonteCarlo辐射输运计算,探讨了Lyman- $α$俘获在这种坍缩系统中的作用.我们的方法包括非相干散射和双光子线冷却。我们发现,莱曼- $α$辐射被边缘捕获在秒差距尺度的引力不稳定的中心云,允许温度增加到50,000 K的数密度为$3 \times 10^4$ cm $^{-3}$和增加的金斯质量的五倍。有效的状态方程从低密度下的等温变化到在最大温度附近具有4/3的绝热指数,然后在较高密度下缓慢地退回到等温。我们的研究结果表明,莱曼- $α$捕获延迟初始崩溃,提高金斯质量。之后,高密度核心冷却回$10^4$ K,其被热包层包围,热包层的向内压力可以改变高密度下的碎裂尺度。
2017-06-07 astro-ph.GA
Protoplanetary disk formation from the collapse of a prestellar core
虽然人们普遍认为磁场及其非理想效应在恒星形成过程中起着重要的作用,但由于其简单性,目前在研究星盘组合时仍广泛采用纯流体力学和角动量守恒的简单模型,即所谓的“α-星盘”模型。只有少数努力试图弥合塌陷的星前核心和发达的磁盘之间的差距。本工作的目标是重新组装的原行星盘(PPD),进行三维MHD模拟与双极扩散和充分的辐射转移。我们遵循全球演化的PPD从星前核心崩溃为100 kyr,分辨率为一个AU。形成的磁盘是更现实的,是在协议与最近的观测磁盘周围的0类年轻恒星的对象。的质量通量到达磁盘和磁盘内的径向质量吸积率的测量和分析自相似模型进行比较。表面的质量通量在中心处达到峰值,这意味着大部分落到恒星上的质量不会通过圆盘的中平面。盘的中平面几乎是死的湍流,而上层和盘的外缘是非常动荡。雪线明显比被动盘中的雪线远。我们开发了一种放大的磁共振技术,以快速获得一个合理的磁盘,是高度分层,弱磁化内,强磁化外。在PPD形成的Class-0阶段,盘和下落包层之间的相互作用是重要的,不应被忽视。在恒星上的吸积主要取决于坍缩包层的动力学,而不是详细的盘结构。
2021-03-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Effective equation of state of a radiatively cooling gas: Self-similar solution of spherical collapse
本文通过求解含参数化辐射冷却项的球对称Navier-Stokes自相似坍缩解,推导辐射冷却气体的有效状态方程,为等温模拟假设提供理论依据。
2024-01-18 astro-ph.GA
Density profile evolution during prestellar core collapse: Collapse starts at the large scale
我们研究的引力主导,吸积驱动的星前核心的演变。在我们的模型中,随着核心密度的增加,它仍然沉浸在一个恒定密度的环境中,因此它从这个环境中吸积,增加了它的质量,减少了它的金斯长度。假设一个幂律密度分布$ρ\propto r^{-p}$,我们计算的斜率$p$的变化率,并表明,值$p=2$是平稳的,而且,吸引子。金斯长度的径向轮廓按$r^{p/2}$的比例缩放,这意味着,对于$p<2$,存在一个半径,在该半径以下的区域小于其金斯长度,因此看起来重力稳定,需要压力约束,而实际上,它是更大规模坍缩的一部分,正在受到下落材料的压缩。在该区域,下落速度向中心减小,最终成为亚音速,从而显得“连贯”,而不需要湍流消散。我们提出了一个汇编的密度剖面的观测测定致密的核心,并表明,其斜率的分布峰值在$p \sim 1.7$ -1.9,支持的概念,随着时间的推移,配置文件变陡。最后,我们讨论的情况下,磁支持在一个核心,其中的领域规模为$B \propto ρ^β$。对于$β= 2/3$的预期值,这意味着质量与磁通量的比率也朝向芯的中心部分减小,使得它们看起来是磁性支撑的,而实际上它们可能是更大的塌缩超临界区域的一部分。我们的结论是,无论是热或磁支持的本地签名是不确定的证据的稳定性,一个地区的引力不稳定性必须建立在大尺度上,星前阶段的崩溃是动态的,而不是准静态的。
2021-02-09 astro-ph.GA