代表性成果

FAST首次揭示恒星形成中的超前超临界状态

发布时间:2022-12-05

  恒星的磁流量只有同质量分子云磁流量的一亿分之一。因此,从分子云到恒星的演化过程中,如何耗散掉磁流量是恒星形成经典三大难题之一的“磁流量问题”。中国科学院国家天文台李菂团队利用“中国天眼”FAST,首次获得了前恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量。结合其他探测手段,FAST的结果揭示了星际介质从冷中性气体到前恒星核具有连贯性的磁场结构,并且在进入致密云核阶段前就达成超临界状态,具备了形成恒星的初始条件。

  塞曼效应(Zeeman Effect)是目前在星际介质直接测量磁场强度的唯一方法。由于其信号微弱,并且目前只有氢原子,OH分子与CN分子能作为塞曼效应系统性观测的探针。中性氢窄线自吸收(HI Narrow Self-Absorption, HINSA),已经成为研究分子云形成的关键探针。因其塞曼分裂系数与亮温度大于多数分子谱线,中性氢窄线自吸收一直被认为有机会成为塞曼效应系统性观测的第四种探针,但是在世界其他大型望远镜,包括阿雷西博(Arecibo)、甚大阵列(JVLA)、绿岸望远镜(GBT)的相关努力一直没有成功。

  李菂团队使用FAST在前恒星核L1544包层以中性氢窄线自吸收的塞曼效应测量到强度为3.8±0.3微高斯的星际磁场。此磁场的方向与强度与L1544周围10秒差距内以氢原子及OH分子塞曼效应测量到的星际磁场相同,显示星际磁场具有跨越多种尺度多种相位的连贯性。进一步分析表明:磁流量耗散主要发生在冷中性气体形成分子云的阶段,而恒星形成标准模型中的双极扩散模型发生在分子云包层到致密云核的阶段。FAST的结果显示分子云比标准模型超前达到超临界状态,可能存在比双极扩散更有效的耗散机制,为回答恒星形成经典的磁流量问题提供了重要的观测依据。

  此研究成果获选《自然》期刊2022年第一期封面文章(2022, Nature, 601, 49)。

附件下载 :