用ALMA研究猎户座KL区域的动力学过程--外流和内流

北京大学恒星形成研究小组和他们的合作者近来用ALMA揭示了猎户座KL区域中发现第一个双极分子外向流是多极的、源于该区域发生的一次爆发。发现爆发中心是ＢＮ大质量星。他们还在这个复杂区域内的大质量源中测到无可争辩的引力坍缩特征。这些结果促进了对于大质量恒星形成的认识。研究工作发表于ApJ (791, 123)。

大质量恒星在星系结构、演化以及星际物质的循环中起着主导作用，对于其形成的研究是当前天体物理的热点。猎户座KL区域是离我们最近的大质量恒星形成区，研究最为频繁。由于区域结构和恒星形成活动的复杂，仍有不少问题悬而未决。高速双极分子外向流标帜恒星形成中的质量喷发，是星际分子发现后的重大意外发现。第一个分子外向流就是在猎户座KL区域于1976年发现。但至今这个高速分子外向流的性质、驱动源及与该区域发生过的一次爆炸的关系尚不清楚。那次爆炸的中心也在天文学家的探讨之中。同时,这个典型区域的恒星形成过程中,作为引力塌缩特征的分子物质内流尚未发现。这类特征是大质量星(> 8M⊙）通过吸积形成还是由中小质量星的碰撞并合而成的依据。

图1：猎户座KL中的多极外向流。蓝色和红色等值线表明CH3CN（124-114）测到的高速分子外向流的蓝叶和红叶的结构；星体表示Source I; MM 表示测到的尘埃核，MM1 即热核。灰度图代表尘埃连续谱辐射。

图2：猎户座中的爆发中心BN天体。由Spitzer卫星的红外资料得出的尘泡结构和激波区域。色标表示Spitzer [4.5/3.6]辐射比。红色灰度代表强激波，蓝色灰度代表尘泡。红色等值线表示尘埃连续谱。红圈表示500年前爆发中心:RA.=05 35 14.37±1.5 Dec.= -05 22 27.9±1.5 (Zapata et al. 2009 和其文献)

图3：猎户座KL内源I(见(b))中的反PCygni轮廓和热核（MM1）（见(c)和(d)）中的兰色轮廓。红色等值线表尘埃连续谱辐射。

我校9159金沙申请大厅天文学系恒星形成研究小组和他们的合作者近来用ALMA观测的1.3 mm 连续谱和高激发密度分子CH3CN（124-114）和CH3OH(8-1,8—70,7) 谱线,揭示了其中的外向流不是双极的而是多极的（图1），不是先前证认表明的年轻星体Source I驱动的，而是源于该区域的爆发。从而证认出猎户座KL区域的外向流是爆发性外向流。这是第一个也是迄今为止唯一的一个爆发性分子外向流。这项研究还运用Spitzer和相关红外资料证认出猎户座的爆发的中心不是先前认定的500年以前瓦解的大质量系统，而是ＢＮ大质量星（图2）。他们还第一次在这个复杂区域内的大质量源Source I 中发现反 P Cygni轮廓，无可争辩地表明Source I是在引力坍缩（图3）。在热核MM1中测到的蓝色轮廓，也表明物质内流。这些结果促进了对于大质量恒星形成的认识。

ALMA是目前国际上化巨资（13亿美元）建成的最先进的毫米和亚毫米波大型干涉仪，建在智利北部５０００多米高的Atcama沙漠。由于未参加ALMA的兴建，我国学者还不能申请使用这一设备。本文作者系利用ALMA已经释放的具有好的UV覆盖和探测灵敏度的科学论证资料，通过稠密分子探针发现了激波激发的高速气体并证认了激发源，获得了坍缩特征。这是我国学者基于ALMA释放数据写出的第一篇学术文章（详情可参阅 ApJ 791, 123）。