分子云作为恒星诞生的摇篮,其三维分布和物理性质的研究对于人们理解恒星形成、演化、乃至星系动力学过程至关重要。利用银河画卷(MWISP)CO数据,紫金山天文台苏扬等人对著名的天鹅座(Cygnus)方向和麒麟座(Mon OB1)方向的分子气体的分布、结构和性质进行了深入研究。
Cygnus 是太阳系近邻最活跃的恒星形成区之一,不但拥有众多的大质量恒星和星团,也有着十分复杂的气体分布和消光环境,是天文学家研究的热点和难点。利用 MWISP 广域、多谱线、高灵敏度的 CO 数据集,研究人员对 Cygnus 方向 150 平方度区域内的分子谱线进行了详细分析,证认出超过 3000 个 13CO 分子云结构,并结合 Gaia 消光和视差数据对其中 200 多个较大的 13CO 结构进行了精确地距离测量。该研究从全局尺度(位置—位置—速度以及Gaia消光—视差距离)上对 Cygnus 方向分子气体的分布、结构、物理性质和消光环境等进行了系统研究,首次清晰地揭示了该区域分子气体的多层空间分布和形态各异的特殊结构(参见图一)。同时,该研究也为人们理解前景的 Cygnus Rift 气体层提供了清晰的视角,澄清了长期以来该区域前景分子云距离测量不确定的问题。研究还发现,Cygnus Rift的分子气体与位于 Cygnus X 大质量恒星形成区的气体不但在形态上存在不同,也在物理性质上存在显著差异——这为我们深入理解恒星形成和致密分子气体的联系、超高能宇宙线的分布和起源等前沿问题带来了新的研究契机。
另外,研究人员对银河系第三象限的Mon OB1巨分子云复合体中的子结构也进行了详细认证,并结合Gaia DR3数据测量得到了其中较大分子云结构的距离。研究表明该复合体东部结构(东云)和西部结构(西云)的距离有系统的不同(约几十pc),且整个Mon OB1区域的平均距离为729±45 pc(参见图二)。 进一步的分析表明整个Mon OB1区域的巨分子云沿视线方向上可能延展超过150 pc,大约是其投影尺度的两倍。其中东云蕴含着著名的年轻星团NGC 2264,并经历着更加活跃的恒星形成活动,而西云则整体较为宁静(除了南端的Mon R1区域)。东云和西云的总质量和角面积很接近,但致密气体含量(M13/M12)的差别却达到了近4倍。这一结果表明致密气体环境与其活跃的恒星形成区密切相关(如新发现的与B1.8 V星HD 262042的星风泡成协的分子气体泡结构 、与HII区和O型星S Mon 成协的大尺度气体膨胀壳层结构、与致密核成协的高速外流结构等)。研究团队还发现分子云当中柱密度相对较高的区域与多个分子云结构叠加的区域紧密相关。
这些工作不仅为我们分析太阳系近邻复杂区域的分子云三维分布和结构提供了新的解决方案,也对我们构建太阳系近邻 3 kpc 内的物质分布、精细刻画分子气体的三维全景结构、研究气体和恒星的大尺度运动等具有十分重要的意义。相关成果已被国际一流天文杂志 AJ 和 ApJ 接收(参见:Zhang et al.,2024,AJ,167,220,https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad2fcb
和 Zhuang et al.,2024,ApJ,966,202,https:// doi:10.3847/1538-4357/ad3552),并对国家重点研发计划(2023YFA1608000)的支持进行了第一标注。
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图一:天鹅座方向分子气体与年轻星在三维空间中的分布。分子气体与年轻恒星候选体在不同距离区间展现出良好的相关性:特别是在 1 kpc 内的 Cygnus Rift 区域可以观察到很多更为精细的气体大尺度和分层结构。
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图二: Mon OB1方向分子云结构的距离分布以及与以往距离测量结果的对比。 |