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邱科平教授团队对分子云核质量函数的研究取得关键进展: 恒星初始质量函数并不直接来自云核质量函数


恒(heng)星初始(shi)质量函(han)数(Initial Mass Function,简(jian)称(cheng)IMF)描述了(le)新生恒星(xing)相对数目随质(zhi)量的变化举个(ge)例子假(jia)设一个星团(tuan)正在分子云中(zhong)形成,IMF给出了星团(tuan)中不同质量恒星所占的比例。IMF是现代天体(ti)物理中的一个基(ji)本问题。从(cong)恒(heng)星(xing)形(xing)成与(yu)(yu)演(yan)化(hua)到星(xing)系的形(xing)成与(yu)(yu)演(yan)化(hua),IMF常(chang)(chang)常(chang)(chang)是理论模(mo)型的(de)一个关键输入量,或者(zhe)是从观(guan)测推算重要物(wu)理量的必要假设。研究表明,至少在(zai)银河系及本地星系群(qun)IMF基本不变考(kao)虑到恒星从(cong)稠密的分子气体结构中诞(dan)生,测量分子云核质量函数(shu)(Core Mass Function,简称CMF)是(shi)研究IMF起源(yuan)的(de)主要着(zhe)眼点(dian),并在近二十(shi)年(nian)来逐步形成一个主流观点: CMF直接决定了(le)IMF云核到恒(heng)星的转变一(yi)个自(zi)相似(si)过程

爱游戏官网天文与(yu)空间科学学院(yuan)邱科平教授团队基(ji)于(yu)赫(he)歇尔(Herschel空(kong)间红(hong)外天文(wen)台的多(duo)波段观测,利用最新(xin)的算法(fa)提取(qu)出著名巨分子云"天鹅座X区(qu)(Cygnus X)"内的8431个(ge)云核,给出了这(zhei)个云核样本的(de)CMF经(jing)过详细深入的分析,研究团队发现,10倍太(tai)阳(yang)质量(liang)以上,CMF与银河系IMF完全(quan)一(yi)致(zhi),在低(di)质量端,特别是(shi)1倍太阳质量以(yi)下,CMF偏(pian)离IMF


图1: 天鹅座X区的CMF,黑色小圈(quan)代表原始数(shu)据(ju),淡灰色点表示在原始数(shu)据(ju)的基(ji)(ji)础上做(zuo)完(wan)备性改(gai)正和(he)基(ji)(ji)于蒙特卡洛模拟(ni)的误差估(gu)计(ji),红(hong)色点表示最终的CMF,红色竖线表示误差范围(wei),蓝色和橙色虚线表示银河(he)系IMF

与现(xian)有(you)的CMF研究相比(bi),天(tian)鹅座X区的云核样本在数量上提高了(le)12个量级,并(bing)且,研究团队对云核提取算(suan)法、样(yang)本完(wan)备性(xing)、质(zhi)量估算(suan)误差等(deng)都做(zuo)了深入分析,从而给出了迄(qi)今为止最可(ke)靠的CMF研究团队进(jin)一步通过(guo)亚(ya)毫米波(bo)干涉阵(Submillimeter Array)的高分辨(bian)率观测分析了大质量云核(he)的碎裂,发现从云核到更小(xiao)尺度结(jie)构(gou)的转变不满足(zu)自相似条(tiao)件。研究团队(dui)还发现,一定质量以上气体结构质量函数与(yu)IMF的一致(zhi)并不仅(jin)对(dui)云核成立,对(dui)更大尺度的团块也能成立。这些结(jie)果(guo)表(biao)明,尽管高质量端CMFIMF一致(zhi),从(cong)云核到恒星的转变不是(shi)一(yi)个自(zi)相似(si)过程,IMF并(bing)不直接由CMF决定。简而言之,邱(qiu)科平(ping)教授团(tuan)队(dui)围绕CMF与(yu)IMF起源的工作在(zai)统计上和方法上比现有工作有(you)显著提(ti)高,在结果上(shang)目前(qian)的主(zhu)流结论(lun)提出(chu)了(le)关键性(xing)挑战

该项研究成果2021825日在《天体物理学快报》(The Astrophysical Journal Letters在线发(fa)表邱科平教授指导的博士研究生(sheng)曹越(yue)为第一(yi)作者邱科平教授为通讯作者(zhe)美国哈(ha)佛史(shi)密松天体(ti)物(wu)理中心张其洲研究员(yuan)、爱(ai)游戏官网博士研究生王雨微、爱游戏官网数学系肖源明(ming)副教授(shou)为合作(zuo)者。该工作得到了国家自然(ran)科学基金(jin)科(ke)技部重点研(yan)发计划(hua)的(de)资助。


文章链接: http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac1947

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