[论文解读] APEX-CHAMP+ high-J CO observations of low-mass young stellar objects: II. Distribution and origin of warm molecular gas

T. A. van Kempen, E. F. van Dishoeck+7 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Aug 24, 2009

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 76被引用 33

一句话总结

本研究利用 APEX-CHAMP+ 的高-J CO 译线图谱，探测了八个低质量年轻恒星的暖分子气体，揭示出喷流中的紫外光子加热主导了被动包层加热。关键发现为，腔壁的光子加热解释了延伸的高-J CO 辐射，而激波加热仅在大质量的 I型/0型源中显著，且喷流中的动能温度约为100 K，与模型一致。

ABSTRACT

The origin and heating mechanisms of warm (50

研究动机与目标

• 表征低质量年轻恒星（YSOs）中暖分子气体（50–200 K）的分布与起源。
• 区分被动包层加热、喷流中激波加热和静止气体的紫外光子加热的贡献。
• 利用高径向速度和高激发态 CO 跃迁，确定暖气体的主要加热机制。
• 评估原恒星反馈对吸积包层的影响，包括加热、光致离解和喷流消散。
• 评估光子加热对包层坍缩和恒星质量增长的影响。

提出的方法

• 使用 APEX 望远镜上的 CHAMP+ 接收机，在八个低质量 YSO 周围的约1°×1°区域，对高-J CO 跃迁（12 CO $J$=6–5 和 7–6）进行映射观测。
• 获取 13 CO $J$=6–5 和 [C I] $^{3}$P$_2$–$^{3}$P$_1$ 线的同位素观测，以约束光学厚度和气体密度。
• 利用空间分辨的发射图谱，区分来自内包层、喷流激波和喷流腔体中静止气体的发射。
• 应用辐射转移模型，将观测到的谱线强度和速度分布与被动加热和紫外辐射情景的预测进行比较。
• 通过 12 CO 6–5 和 3–2 跃迁的线翼，估算喷流区域的动能温度。
• 利用喷流中未检测到 [C I] 2–1 辐射的事实，约束激波中光致离解光子的产生。

实验结果

研究问题

• RQ1 在低质量原恒星中，暖分子气体的主要加热机制是什么：被动包层加热、激波加热，还是紫外光子辐照？
• RQ2 高-J CO 辐射（6–5 和 7–6）的分布如何与喷流结构和腔壁相关？
• RQ3 来自内部激波和吸积边界处的紫外光子加热，在多大程度上能解释静止气体中观测到的高激发 CO 辐射？
• RQ4 为何激波加热成分仅在高光度、大质量 YSO 中被探测到，而不在低质量源中出现？
• RQ5 喷流中分子气体的动能温度是多少？与理论预测相比如何？

主要发现

• 在所有八个观测的低质量 YSO 中均探测到由 12 CO 6–5 和 7–6 迹象的暖分子气体，其发射范围可延伸至中心源 10,000 AU 之外。
• 腔壁的紫外光子加热是延伸高-J CO 辐射的主要机制，尤其在 HH 46 和 Ced 110 IRS 4 中，仅靠被动加热无法解释观测到的谱线强度。
• 在 BHR 71 中，静止 12 CO 6–5 辐射随距离源区增加而增强，证实了来自激波和喷流边界处的紫外光子加热了喷流腔体中的气体。
• 激波加热的暖气体仅在大质量的 I型和 0型源（如 NGC 1333 IRS 2、BHR 71、HH 46、RCrA IRS 7）中显著检测到，而在低质量喷流中未见。
• 大多数源的喷流动能温度约为100 K，与喷流驱动流的模型预测一致，但 L 1551 IRS 5 和 IRAS 12496-7650 的温度低于50 K，表明其为遗迹或弱活动喷流。
• RCrA IRS 7 处 12 CO 6–5 辐射强度比被动加热预测高出一个数量级，表明存在由附近 RCrA 恒星加热的显著 PDR 区域，而非原恒星本身。