分子雲與恆星形成研究團組

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分子雲與恆星形成研究團組大質量恆星是星系中的主要光源，也是宇宙中重元素合成的主要場所。來自大質量恆星的星風和高能輻射以及大質量恆星死亡階段的超新星爆發對星際介質的能量和化學豐度產生決定性影響，是影響星系中恆星形成效率和速率的重要因素。大質量恆星的演化導致緻密天體（中子星和黑洞）的產生，也是宇宙咖瑪暴和極高能宇宙射線的起源。

目錄

機構簡介

大質量恆星在星系的形成和演化中起重要作用。由於大質量恆星演化快、數量少，對大質量恆星形成過程的研究相比於小質量恆星要困難得多，目前關於大質量恆星形成過程有許多重要問題仍然懸而未決，例如大質量恆星形成是通過吸積過程還是併合過程？年輕大質量恆星的星周結構如何，大質量恆星的形成條件是什麼等。紅外偏振成像觀測是探測年輕大質量恆星星周結構的有效手段。我們使用國際一流光學／紅外望遠鏡，例如SUBARU望遠鏡，對年輕大質量恆星進行近紅外高分辨率偏振成像觀測，探測年輕大質量恆星的星周結構，取得一批具有國際顯示度的突破性成果，例如在獵戶座的BN天體周圍探測到偏振盤，這一結果表明大質量恆星可以通過吸積過程形成，論文於2005年發表在《Nature》。

大質量恆星起源於大質量分子雲核。高分辨、多波段探測大質量分子雲核的物理和化學性質，例如密度、溫度、運動學、化學組成等，是研究大質量恆星形成條件和形成過程的重要手段。我們使用國內青海德令哈13.7米射電望遠鏡對冷IRAS源進行了CO分子譜線觀測，對探測到的大質量分子雲核使用日本45米射電望遠鏡進行了CS分子譜線觀測；對一批水脈澤源使用美國/德國10米HHT毫米波望遠鏡進行了CO分子譜線觀測；對一批紅外暗雲進行了CO分子譜線觀測並使用德國Effelsberg 100米射電望遠鏡進行了NH3分子譜線觀測。通過觀測建立了較完備的大質量分子雲核的樣本，為系統研究大質量分子雲核的物理和化學性質奠定了基礎，對個別樣本已經取得了翔實的資料。

二、星團形成

觀測發現恆星主要以成團的模式形成。要全面理解恆星形成過程就必須理解星團的形成過程。年輕星團仍然嵌埋在稠密分子氣體中，紅外觀測是研究年輕星團性質的有效手段。我們通過對恆星形成區的近紅外成像觀測，在M17等分子雲中發現了一批嵌埋年輕星團，並且發現年輕星團之間的時間序列關係。在AFGL 5157恆星形成區探測到極年輕的原星團以及與之成協的分子雲核和紅外噴流，提供了星團形成早期階段的很好樣本。利用Monte Carlo方法對紅外K波段光度函數進行了數值模擬，詳細研究了星團初始質量函數、年齡、恆星形成率、以及雙星比例對紅外K波段光度函數的影響。對一批由我們自己發現的年輕星團的性質進行了統計分析，對其中部分年輕星團的性質進行了細緻研究，研究了年輕星團的初始質量函數、年齡、恆星形成歷史、雙星比例等對K波段光度函數的影響。

三、年輕星的性質和年輕星的質量外流

年輕星的性質，例如吸積和外流、高能輻射、光變、磁場和自轉、雙星比例等，是重要的研究課題，同時提供了恆星形成過程的重要線索。我們使用Calar Alto 3.6米望遠鏡及其自適應光學系統對一批年輕星進行了近紅外高分辨率成像觀測，在年輕星FU Orionis的周圍探測到一顆伴星，這一結果表明FU Orionis暴發有可能是由於伴星對主星星周盤產生擾動而使主星星周盤的吸積增強，從而產生暴發。對Aquila　Rift等恆星形成區進行了寬帶R、I波段和Ha窄帶成像觀測，新發現一批 Ha發射線星候選體。

年輕星質量外流的發現完全出乎人們的預料－在年輕星的周圍首先探測到的不是質量下落，而是沿恆星自轉軸兩極方向向外的高速質量外流。觀測發現從極年輕的原恆星（０型年輕星）到較為演化的年輕星（CTT 星）普遍驅動質量外流。由於分子雲核的角動量遠遠大於年輕星的角動量，理論研究表明質量外流是恆星形成過程中不可或缺的成分。我們使用國家天文台60/90 cm施密特望遠鏡首次對北天的恆星形成區Perseus、 Taurus、 Orion等進行了全覆蓋光學外流（HH天體）搜尋。利用ESO 2.2m/WFI望遠鏡對南天恆星形成區R CrA、Cha I、Lupus I和III、Vela C進行了全覆蓋高靈敏度光學外流搜尋，新發現90多個個HH天體，占國際發現總數約10%。在一批極小質量恆星和褐矮星周圍也發現了光學外流的存在，暗示質量外流是一個普遍現象，可能會延伸到亞星體質量範圍。在近紅外、中紅外和毫米波段也探測到一大批年輕星驅動的外流。以外流為示蹤研究了分子雲中的恆星形成活動。研究了年輕星外流對分子雲動力學的影響。

四、星系中的分子氣體

不同星系中星際氣體的物理條件，例如金屬豐度和輻射場強度，有很大差別。在不同物理條件下，恆星形成會有什麼差別？這對完整理解恆星形成過程和星系的形成和演化具有重要意義。我們對鄰近的星暴星系和併合星系進行多分子和多譜線的綜合研究，例如對星系M82和NGC 4945中分子氣體的研究是該研究領域的典型研究工作。對大麥哲倫雲中N113恆星形成區作了分子譜線搜尋觀測研究，探測到50多條分子躍遷的發射譜線，分析得出十餘種分子的豐度和碳氮氧硫等主要同位素的比率，發現麥哲倫雲中的同位素比率與銀河系迥異。對一個已建立的包括125個不同類型近鄰星系樣本進行了CO（3-2）的觀測，從統計上研究了星系中分子氣體尤其是溫度和密度都較高的分子氣體的激發狀態及其隨星系的Hubble類型、恆星形成活動強弱、遠紅外光度、塵埃溫度和恆星形成效率等之間的相關關係和演化過程。高分辨率觀測研究了Perseus星系團中心的cD星系Perseus A的中心區域，研究結果第一次對冷卻流的存在提供了運動學上的直接支持。利用毫米波／亞毫米波干涉陣，對亮紅外星系Arp 302和高紅移源IRAS F10214+4724進行了CO分子譜線觀測，研究了其中分子氣體的物理性質，對F10214+4724的物理條件的分析是至今對高紅移源最全面的研究之一。