分子云无源核-恒星形成早期阶段的研究

The initial condition of star formation in the molecular cloud is not well known currently. The start-up of star formation is critically related to the physical and chemical conditions of the dense molecular cores without protostars inside (prestellar cores). This project will systemically study the coldest dust clumps observed by Planck Satellite (ECC) with common molecular tracers (e.g. CO), dense molecular tracers (e.g. HCO+, CS, NH3), N-bearing and Deuterated species as well as continuum emission from higher spatial resolution observations. We aim to build the largest sample of prestellar cores and investigate their physical conditions, kinemics and molecular abundances. We will especially focus on the depletion, dissociation of various molecular species and the origin of core collapse. We will use interferometer observations to investigate the fragmentation and accretion modes of the typical prestellar cores. This project will greatly boost our understandings of the initial conditions of star formation.

恒星在分子云中形成的早期过程目前还了解很少。原恒星出现以前的致密冷云核的物理状态和化学性质直接关系到恒星形成的起始。本项目将以迄今为止最冷最全的Planck冷尘埃核(ECC)为样本，进行常用分子探针、稠密分子探针及氮支撑和氘化分子以及更高分辨率的连续谱观测。建立一个无源核的最大样本，获得其物理性质，动力学特征和化学丰度。研究其中的气体的力能过程、分子的冻结、离解、坍缩的启动。对于典型样品进行干涉仪观测。探索云核的碎裂和坍缩模式，加深对于恒星形成早期过程的认识。

我们完成了银河系第I-III象限及Taurus复合区的普朗克冷尘块的CO、13CO和C18O的J=1-0成图研究，获得466个无源核，得出其激发温度，密度及动力学参量。进而进行稠密分子HCO+和HCN的J=1-0谱线的观测，在621个CO核中测到HCO+230个，HCN158个，结果表明这些源比传统的无星核更安静；但稠密分子物质已与CO分层。用C2H和N2H+谱线研究及模型分析得出这些核是在演化早期。我们用地面观测获得的连续谱ATLASGAL资料及以无24和70微米点源甚至无24微米强辐射的国际最严标准，排除迄今为止已发现的星体，证认出大质量无源核463个，正在搜巡塌缩特征。为了系统地研究云核，还利用甲醇脉泽选取160个区域做CO和13CO观测，导出了它们的参数，证认了50个有射电源或红外辐射的分子云核。对于红外尘泡N4，N6, G24, N10和HBe星周进行研究，获得恒星形成和早期演化中反馈对于周围气体的作用和触发云核以至恒星形成的依据。我们做了典型样品的高分辨率研究。对猎户座KL星云用ALMA和Spitzer资料研究得出这天文学中第一个发现的外向流不是年轻星体附近的双极外向流，而是爆发产生的多叶外向流，爆发中心证认为BN天体。首次测到该区域的源I和热核的塌缩特征，证实这一区域的大质量恒星的形成也是通过吸积盘外流的模型。这一工作揭开了这个最复杂区域的神秘面纱。在普朗克尘块G192.32-11.88中用单天线及SMA观测，发现有南北两核，北核是一个低质量Class 0 源，有准直的外流，南边是一个棕矮星候选体。表明普朗克冷尘块含低光度星体。还在W49N，AFGL5142中，用SMA观测分别获得极强劲和极大张角的外流。对早期无星核和外流源的不饱和有机分子用上海台天马望远镜和紫金山天文台的13.7米望远镜，发现了两个新源。现有早期无源核中这类分子是早期碳链化学（ECCC）。有原恒星核中是热碳链化学（WCCC）。我们证认了4个ECCC，发现1个即第三个WCCC。我们发现上述两种机制在2个新源和另一个外流源中都不成立。提出新机制激波碳链化学（SCCC），并获得模型证实，这是碳链化学的突破。