大質量恒星形成研究取得進展

　　在恒星形成過程中，原子氣體與分子氣體的轉換以及分子外向流的驅動源是研究難點。近日，中國科學院紫金山天文臺、國家天文臺，以及三峽大學、湖南文理學院等合作，結合FAST HI譜線數據與紫金山天文臺青海觀測站13.7 m毫米波望遠鏡分子譜線數據，利用團隊自主開發的新基線校準算法，在大質量恒星形成研究中取得系列進展，展現了FAST與13.7 m毫米波望遠鏡的協同觀測研究的潛力。

　　磁離心噴流理論預言分子外向流是由高速HI星風驅動，但該理論沒有得到確鑿觀測證明，這是由于探測HI星風頗具挑戰性。目前，只有兩個小質量恒星形成區的HI星風被阿雷西博望遠鏡探測到，主要于20世紀80-90年代完成。研究比對這兩個源中HI星風和分子外向流發現，在小質量恒星形成區中HI星風能夠驅動分子外向流。那么，在大質量恒星形成區中，HI星風能否驅動分子外向流，原子氫從何而來，與分子氫關系如何，這一系列問題尚不清楚。

　　HI星風的研究對譜線基線提出了嚴苛要求。為了探測HI星風，研究開發了新的基線校準算法——FFTEEC。該算法能夠最大限度地降低基線噪聲，使最終得到的譜線靈敏度接近理論水平(1.8-2.3 mK @ 2.0 km/s，圖/左)。該算法使得FAST的高靈敏度優勢得以充分發揮，使FAST成為探測HI星風的利器。研究綜合HI原子譜線數據與12CO、13CO、C18O、HCO+及CS分子譜線數據，對HI窄線自吸收線（HINSA）進行分析。研究發現：HINSA與CO分子云相關聯的條件很可能是探測到13CO；中心高密度區域的HINSA豐度低于周圍低密度區（圖/右），這或是由于HI的電離或者高密度區域中HI到H2的轉化更快。

　　此外，科研人員首次在該區域中探測到HI星風（圖/左），并發現大質量恒星形成區中的HI星風有可能驅動分子外向流，這與小質量恒星形成區情況相似。進一步研究表明，星風中的HI豐度與HINSA豐度一致，這預示HINSA將成為探究HI星風與分子外向流的物理橋梁，同時HI星風中原子氫更有可能繼承母分子云。該成果將為探索“星風或者外向流中HI與H2的相互轉化及其對恒星形成與反饋的影響”注入新活力。

　　研究工作得到國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金及江蘇省雙創計劃等的支持。

左：探測到的HI星風，紅線：高速(~ 120 km/s) HI星風；右：HINSA柱密度與總柱密度之比。SCER：強CO輻射區域；WCER：弱CO輻射區域。