[论文解读] Clumpy ultracompact HII regions -- III. Cometary morphologies around stationary stars

R. J. R. Williams, J. E. Dyson+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 1996

Astro and Planetary Science参考文献 1被引用 15

一句话总结

本文提出，彗星状超紧凑H II区可在静止恒星周围形成，这是由于致密分子物质的不均匀质量加载所致，而非需要恒星高速运动。该模型表明，质量加载源的梯度可产生超音速、电离的喷流，形成彗星状结构，无需引入高速恒星运动或弓形激波，即可重现观测到的速度梯度和形态特征。

ABSTRACT

Cometary ultracompact HII regions have been modelled as the interaction of the hypersonic wind from a moving star with the molecular cloud which surrounds the star. We here show that a similar morphology can ensue even if the star is stationary with respect to the cloud material. We assume that the HII region is within a stellar wind bubble which is strongly mass loaded: the cometary shape results from a gradient in the distribution of mass loading sources. This model circumvents problems associated with the necessarily high spatial velocities of stars in the moving star models.

研究动机与目标

• 解决移动星弓形激波模型中对高恒星速度的依赖问题，以解释彗星状超紧凑H II区。
• 探究若质量加载空间分布不均，彗星状形态是否可在静止恒星周围形成。
• 探讨致密分子云结构在塑造电离喷流中的作用。
• 提供一种替代弓形激波模型的方案，避免观测到的空间与动力学不一致性问题。
• 模拟质量加载梯度如何在超紧凑H II区中产生可观测的速度结构与彗星状形态。

提出的方法

• 假设中心恒星静止，其超音速恒星风从分子云中的团块中获得质量。
• 将质量加载建模为从通过恒星的平面起，随距离呈指数衰减，从而产生不对称性。
• 利用稳态、超音速流模型，结合空间变化的质量加载，求解复合再结合前沿的位置。
• 使用流体动力学方程描述电离气体流动，其中再结合前沿将电离气体捕获在质量加载较高的那一侧。
• 分析速度通道图，以预测头部与尾部区域视线速度的差异。
• 将预测的形态与动力学特性与实际观测到的超紧凑H II区进行比较，特别关注具有非对称速度梯度的源。

实验结果

研究问题

• RQ1 彗星状超紧凑H II区的形态是否可在不依赖中心恒星高速运动的前提下形成？
• RQ2 来自致密分子物质的各向异性质量加载如何影响电离喷流的形状与动力学？
• RQ3 此类非对称质量加载系统在积分图与通道图中预期呈现何种速度结构？
• RQ4 能否通过静止恒星与非对称质量加载模型解释观测到的头部与尾部区域之间的速度差异？
• RQ5 在该模型中，钩状尾部或弧状结构等形态特征如何形成？

主要发现

• 若质量加载源集中于一侧，彗星状形态可在静止恒星周围形成，从而无需依赖高速恒星运动。
• 该模型预测头部与尾部之间存在高达~2v_R sin i的速度差异，其中v_R ~ 10–20 km s⁻¹，与某些源中观测到的8–12 km s⁻¹速度差异相符。
• 再结合前沿被束缚在质量加载较高一侧靠近恒星的位置，而电离气体则在另一侧延伸更远，形成尾部。
• 只要质量加载分布沿某一方向单调递减，整体形态对质量加载分布的具体形式不敏感，具有鲁棒性。
• 在较温和的不对称条件下，可自然形成弧状形态，实现壳状与彗星状结构之间的平滑过渡。
• 该模型可解释垂直于对称轴的观测速度梯度，与部分高分辨率观测中彗星状超紧凑H II区的特征一致。