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紫金山天文台北京pk10彩票望远镜帮助测定普朗克冷团块的化学年龄
| 19-02-28 | 【 【打印】【关闭】

普朗克卫星毫米至亚毫米波段连续谱全天巡测数据在2011年释放,并公布了一批(915)银河系冷团快的先行样本(Cold Clump Catalog of Planck Objects; C3POs)。随后,在2016年普朗克团队释放了包含13188个冷团块的完整样本(Planck Galactic Cold Clumps; PGCCs;普朗克冷团块)。普朗克冷团块具有极低的温度与较低的密度,处在弥散云与分子云核的过渡阶段,因此是研究恒星形成的初始物理与化学条件的理想样品。

在普朗克冷团块先行样本释放后不久,北京大学吴月芳教授及其团队迅速使用了紫金山天文台北京pk10彩票13.7米毫米波望远镜(下称13.7米望远镜)对该批样本做了CO13CO以及C18O的单点与成图观测,获得了普朗克冷团块的动力学信息。同时,该小组还用13.7米望远镜对一批普朗克冷团块进行了稠密分子谱线HCO+ J=1-0HCN J=1-0的单点观测。这些后续研究对认识普朗克冷团块的形态学与动力学特征有极大的帮助。但是,对于普朗克冷团块的化学演化状态以及演化序列方面的研究却基本空白。于是,该小组精心挑选了一组分子对,示踪早期化学状态的C2H与更晚生成的N2H+,对普朗克冷团块的化学演化进行了系统研究。

近期,运用13.7米望远镜,该小组成员刘训川等人对121个普朗克冷团块进行了C2H N=1-0N2H+ J=1-0的单点观测, 并随后对其中20个样本进行了成图观测。

研究结果表明,尽管普朗克冷团块非常低温和宁静,其内部仍然包含着丰富的湍动结构。分子对C2HN2H+示踪了普朗克冷团块中心最致密的成分。 N2H+C2H的柱密度之比能够良好的示踪普朗克冷团块的演化年龄,并且该关系对不同密度与质量的冷核均成立。普朗克冷团块的化学演化介于著名的无星核TMC-1与典型的红外暗云之间(左图)。该工作还构建了基于UMIST反应网络的化学模型,成功地重现了观测结果(右图),进一步确认了N2H+C2H的柱密度之比和演化年龄之间的正相关性,给普朗克冷团块编定了化学时钟。普朗克冷团块的演化年龄本身也反映了更大尺度的母分子云的演化。结合普朗克冷团块C2H核与N2H+核的柱密度之比与尺度比、湍动强度、年轻星成协率等信息,可以证实仙王座分子云比金牛座分子云更加演化。该工作以C2H N=1-0 and N2H+ J=1-0 observations of Planck Galactic cold clumps”为题发表在国际天文学期刊《天文与天体物理》上。

 

左图:普朗克冷团块N2H+C2H柱密度之比的数密度分度。

右图:N2H+的丰度和C2HN2H+柱密度之比的相关性。蓝线是化学模型的结果。

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