大质量恒星在其一生中，通过辐射、星风、和爆发，不断地将能量和物质反馈到星际空间，深刻地改变着周围星际介质的分布、结构、物理化学和动力学性质，驱动着星际介质的往复循环，也驱动着星系的不断演化。在银道面的多波段巡天中，随处可见的电离氢区（HII区）、壳层、空腔或气泡，乃至绚丽的超新星遗迹，多来自不同演化阶段大质量恒星反馈的“杰作”。因为释放的能量极其巨大，大质量恒星反馈的作用范围通常尺度很大。若干大质量恒星组成的OB星协以多历元、多重星的辐射、星风和超新星爆发的能量累积的共同作用，甚至可以形成几百pc量级的超级壳层或是气泡。

　　为了研究大质量恒星的反馈，我们需要大视场的多波段观测，特别是具有谱线信息的气体观测。紫金山天文台“银河画卷”巡天具备大天区覆盖、大动态范围、高灵敏度、多谱线光谱等特点，是国际上领先的银道面分子气体巡天，为研究大质量恒星的反馈提供了高质量的数据来源。基于“银河画卷”数据，并以其它波段数据为辅助，“银河画卷”团队围绕大质量恒星反馈开展了一系列研究。例如，团队针对北银道面超新星遗迹开展详细的多波段分析，在激波加速星际气体从而产生高能辐射、激波压缩原子氢气体从而形成分子气体等课题上，取得了系列成果（e.g., Zhou et al. 2020; Su et al. 2018）。

　　近期，基于“银河画卷”CO数据，结合德国埃费尔斯贝格和澳大利亚帕克斯射电望远镜的观测数据，团队在γ Cas的周围首次发现了一个膨胀的气体空腔，测得的空腔尺寸和膨胀速度分别为6.0 pc×4.2 pc和5公里/秒。膨胀空腔所揭示的强烈星风反馈能量达到~4×1034 erg s-1，而来自γ Cas的强烈UV辐射在其周围驱动了两个快速移动的彗状星云（IC59和IC63）。

图 1：左图为来自HI4PI巡天的HI积分强度图（中性氢），速度积分区间-13至-7 km/s，右图为来自WHAM的Hα图像（电离氢）。多波段巡天图像勾勒出一个围绕γ Cas（红星所示）的空腔，位于大尺度的电离氢区内。

图 2：图a背景来自WISE红外卫星的巡天图像（12微米），展示了γ Cas（红星所示）照亮并驱动的IC63/IC59两个彗状星云，叠加了银河画卷的CO观测结果（不同颜色的轮廓线来自不同的速度区间），揭示了IC63和IC59两个彗状星云的快速移动。图b和图c是两个彗状星云的放大图像。

　　γ Cas也是最早发现的太阳系外X射线源之一。银河系X射线巡天发现了一批具有类似X射线性质的Be恒星。此类大质量恒星的X射线的起源是X射线恒星天体物理学中的难题之一。现有的两个主流模型，恒星－星周盘之间的磁相互作用与伴星吸积模型，均无法全面解释观测到的X射线性质。基于“银河画卷”团队的工作，源自γ Cas的强烈星风从观测上支持了最近提出的一个新模型，即此类恒星的奇特X射线发射源于双星系统中星风与星风的相互作用。因此，团队的观测结果对理解大质量恒星的演化和银河系的能量收支也有着重要的意义。

　　该研究成果近期已被国际核心天文刊物《天体物理杂志》（The Astrophysical Journal）发表，论文第一作者为“银河画卷”团队的陈学鹏研究员。该项工作得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金专项项目、以及中科院前沿科学重点研究计划等项目的支持。

　　论文链接：https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021ApJ...922..183C/abstract

新闻来源：http://www.pmo.cas.cn/xwdt2019/kyjz2019/202112/t20211216_6307229.html