用紫金山天文台青海站13.7米望远镜对恒星形成区域的观测研究

---超导成像频谱仪的应用

北京大学天文学系恒星形成研究组 

吴月芳 刘铁 孟繁一

紫金山天文台青海站13.7米望远镜，自从1992年预研系统（13 毫米）投入观测以来，是我们在研究中使用最多的毫米波望远镜之一。每一次的设备升级都促进了我们的课题研究。今年初，超导成像频谱仪投入试观测，我们的课题执行情况和以前的观测比较说明，在历次设备更新中这是一次跨度最大的跳跃。

这架新超导成像频谱仪具有9个波束，全部为新接收机。又启用了新的观测模式，OTF。仍然可以同时观测12CO、13CO 和C18O J=1-0 3条谱线。我们现在观测一个点的这3条谱线，只需要30秒钟的有效积分时间，噪声水平就可达到：对于12COJ=1-0为0.2 K，相应等效速度分辨率0.16 km/s；对于13CO和C18O J=1-0为0.1 K，相应等效速度分辨率0.17 km/s。

图1表示的谱线例子：红、绿、和兰线分别表示12CO、 13CO和C18O的J=1-0的谱线。（a）是关于中等或大质量星形成区的光谱，有对称和不对称轮廓； 图（b）和(a)相应，是对小质量星形成区的，也有对称和不对称轮廓。

（a）中等或大质量星形成区的光谱

（b）小质量星形成区的光谱

图1. 12CO、13CO 和C18O J=1-0的光谱例子

从图上可见，基线非常好，这里只经过一级改正。轮廓特征清晰。

图2 是13CO J=1-0的积分强度等值图。 (a) 是一个大质量恒星形成区，13CO的等值圈叠加在 MSX A波段的辐射图象上； (b)是一个小质量星形成区，叠加在 DSS2的红外辐射图象上。图上的“x”表示观测参考位置。这两个成图的采样点均为：28x28

(a) 一个大质量恒星形成区　　　　　　　　　　　 　　　　　 (b) 一个小质量恒星形成区

　　　　　　　　　　图2. 13CO J=1-0的积分强度等值图例子

从图上可见，成图完整，结构和其与红外源的关系可用于恒星形成区条件和恒星形成过程的研究分析。每个成图平均时间约为40分钟。

此前紫台向我们用户提供的是单个超导接收机，进行搜寻和成图观测，用PS模式，测一个点的光谱，需要4分钟有效积分时间才达到与上述观测相当的噪声水平（Wu et al. 2001, A&A, 380, 665）。做一个类似甚至观测点还要少的成图（~11x11），至少要15小时，这相对于更早的肖特基接收机已是一个跳跃，使用现在的超导成像频谱仪相对于先前使用超导接收机，效率提高至少20倍。