电离氢区（HII region）是由大质量恒星产生的UV光子电离周围介质而产生的。电离氢区一身可能经历两个最重要的阶段：一个是中心大质量恒星电离周围介质形成电离氢区阶段；另一个是电离氢区向外膨胀阶段。当电离气体的压力大于周围中性介质的压力时，电离氢区向外膨胀。由于受到电离氢区的影响，周围介质的形态和物理性质就可能发生变化。当电离氢区与周围的介质相互碰撞时，就会使介质中的致密核脱离这种不稳定平衡，进而塌缩形成新的恒星。同时，电离氢区具有电离能、动能、热能。当电离氢区接近周围介质时，就会将能量注入到周围介质，进行反馈。另外，所有真实的天体都是三维结构,而电离氢区周围的介质是环状的二维结构，还是球壳状的三维结构也需要探测。

    紫金山天文台青海观测站13.7米望远镜配备了3×3多波束接收机，可以同时探测CO J=1-0、13CO J=1-0、C18O J=1-0分子谱线，角分辨率约为50角秒。该设备不仅可以快速对大尺度介质进行成图，还可以得到介质相对详细结构。尘埃连续谱数据仅仅给出的是空间介质结构的二维投影。由于谱线数据携带了介质的速度信息，所以可以得到介质的动力学性质。从2013年开始，国家天文台徐金龙副研究员及其研究小组利用紫金山天文台青海观测站的13.7米毫米波望远镜的数据对膨胀电离氢区及其周围介质结构进行了系统的观测和研究。共计发表2篇ApJ、4篇A&A、1篇MNRAS、1篇Ap&SS。这系列工作提高了青海观测站13.7米望远镜在国际上的显示度。

    近期，该小组与紫金山天文台研究人员（徐烨研究员、巨秉刚高级工程师）利用紫金山天文台青海观测站的13.7米毫米波望远镜以及Herschel、WISE等多波段数据，详细研究了电离氢区SH2-104，首次揭示了该电离氢区周围的分子气体是二维片状的。通过对电离氢区SH2-104周围介质的结构和动力学分析，发现该电离氢区周围的介质是环状的二维结构，并不是球壳状的三维结构。有趣的是为何包裹三维电离氢区周围的分子气体是二维环状结构，以及环状结构的中心是空的而没有相应的分子气体辐射？通过该小组系列文章的研究揭示银河系内部分星际介质就是二维片状的，只是这类片状介质存在一定厚度。当位于此类介质中膨胀电离氢区的尺度大于周围片状介质的厚度时，展现了我们所看到的SH2-104周围二维环状结构。该研究成果近日以“Two-dimensional molecular gas and ongoing star formation around H II region SH2-104”为题发表在国际天文学期刊《天体物理学报》上（https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa8ee0）。片状介质的探测，将对恒星是如何形成的研究带来新的挑战。另外，银河系内部分大质量主序星和晚期阶段产生的超新星就也有可能是在一个二维结构介质中演化和爆炸的。

左图：HII区SH2-104周围多环芳香烃分子的辐射图（PAHs, 绿颜色）。黑色五角星代表了SH2-104的激发星（O6V）。右图：HII区SH2-104周围¹³CO J=1-0分子辐射图（蓝色的等高线）。