科研 國(guó)家天文臺(tái)科研人員首次捕捉星際暗云的誕生、輔助FAST科學(xué)規(guī)劃
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國(guó)家天文臺(tái)星際介質(zhì)演化及恒星形成團(tuán)組的博士研究生左沛及其導(dǎo)師李菂研究員綜合利用Arecibo 300米射電望遠(yuǎn)鏡，美國(guó)FCRAO望遠(yuǎn)鏡，以及Herschel空間紅外望遠(yuǎn)鏡，首次觀測(cè)到正在誕生的分子暗云。?
上圖灰度圖為分子云B227的2MASS消光，覆蓋的藍(lán)色陰影和黑色等高線為HI與H2柱密度之比[HI]/[H2]，紅色等高線為13CO與H2柱密度之比。黑色等高線的值分別為最大值的10%，40%和 70%，最大值為2.1×10-2 。紅色等高線的值分別為最大值的10%，30%，50%，70%和 90%，最大值為2.1×10-6 。藍(lán)，紅，灰色同心圓（環(huán)）部分為分子云對(duì)應(yīng)的“洋蔥”殼層二維模型。白色框部分為分子云的觀測(cè)譜線，藍(lán)色及紅色部分分別代表 HINSA 現(xiàn)象的HI及13CO譜線。
氫是宇宙中豐度最高的元素，是物質(zhì)的主要組分。氫原子(HI)發(fā)出波長(zhǎng)為21cm的超精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線輻射，是現(xiàn)代射電天文學(xué)的開(kāi)創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)之一。恒星形成于星際分子云中。因此氫原子HI轉(zhuǎn)化為氫分子H2的過(guò)程是宇宙可視結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵起始步驟。銀河系中存在著大量的氫原子和氫分子。但是由于氫原子彌漫在整個(gè)銀河系，以及氫分子缺乏永久偶極矩，難以在銀河系內(nèi)的同一區(qū)域同時(shí)對(duì)二者進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。我們發(fā)展并命名了一種名為中性氫窄線自吸收（ HINSA）的觀測(cè)方法，在適當(dāng)條件下解決了這一問(wèn)題。HINSA方法通過(guò)分離氫原子HI的吸收成分直接測(cè)量分子云中的氫原子柱密度，并基于此進(jìn)一步分析得到分子氫氣形成速率及分子云的化學(xué)年齡。
【 科研|國(guó)家天文臺(tái)科研人員首次捕捉星際暗云的誕生、輔助FAST科學(xué)規(guī)劃】 左沛及李菂等基于對(duì)孤立冷暗分子云的空間及地面望遠(yuǎn)鏡的多波段觀測(cè)，利用HINSA方法首次發(fā)現(xiàn)了圍繞塵埃暗云的相對(duì)富含原子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，揭示了為正在形成的分子云。基于天體化學(xué)模型的計(jì)算表明氫原子的豐度分布為2%-0.2%，形成時(shí)標(biāo)約為6百萬(wàn)年。這一結(jié)果約束了氫分子形成速率、輔助星系演化（特別是氣體）的模擬，并確定了原行星盤化學(xué)演化的重要初始參數(shù)。這項(xiàng)工作展示了射電波段HINSA觀測(cè)方法的重要功能， 也為FAST科學(xué)規(guī)劃提供了觀測(cè)依據(jù)。
FAST開(kāi)展的高靈敏中性氫巡天，能夠大規(guī)模測(cè)量銀河系內(nèi)的HINSA特征，為理解星際介質(zhì)演化提供系統(tǒng)的觀測(cè)基礎(chǔ)。
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