[论文解读] Initial Highlights from the Herschel Gould Belt Survey

Ph. André, A. Men’shchikov|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies被引用 2

一句话总结

该论文提出，分子云中的致密长丝首先形成，随后通过引力不稳定性碎裂成前恒星核。利用赫歇尔空间望远镜的SPIRE和PACS仪器，该研究在猎户座方向的Aquila区域识别出350–500个前恒星核和45–60个Class 0型原恒星，其核心质量函数与恒星初始质量函数极为相似，证实了核心质量函数与恒星初始质量函数之间存在直接联系，且统计精度得到提升。

ABSTRACT

We summarize the first results from the Gould Belt survey, obtained toward the Aquila Rift and Polaris Flare regions during the 'science demonstration phase' of Herschel. Our 70-500 micron images taken in parallel mode with the SPIRE and PACS cameras reveal a wealth of filamentary structure, as well as numerous dense cores embedded in the filaments. Between ~ 350 and 500 prestellar cores and ~ 45-60 Class 0 protostars can be identified in the Aquila field, while ~ unbound starless cores and no protostars are observed in the Polaris field. The prestellar core mass function (CMF) derived for the Aquila region bears a strong resemblance to the stellar initial mass function (IMF), already confirming the close connection between the CMF and the IMF with much better statistics than earlier studies. Comparing and contrasting our Herschel results in Aquila and Polaris, we propose an observationally-driven scenario for core formation according to which complex networks of long, thin filaments form first within molecular clouds, and then the densest filaments fragment into a number of prestellar cores via gravitational instability.

研究动机与目标

• 利用赫歇尔数据研究猎户座裂谷和御夫座突出区域中前恒星核与原恒星的形成与分布。
• 确定这些区域中的前恒星核质量函数（CMF）是否与恒星初始质量函数（IMF）相似，以检验核心形成对恒星诞生的作用。
• 比较两个不同分子云区域（Aquila区域具有活跃的恒星形成，而Polaris区域具有平静且非束缚的核心）中的核心种群，以推断其形成机制。
• 基于丝状结构和引力破碎，提出一个由观测驱动的核心形成情景。

提出的方法

• 利用赫歇尔空间望远镜上的SPIRE和PACS相机以并行模式，在70–500 µm波段进行深度、大范围的光度观测。
• 通过在图像上应用源提取算法，分析发射的二维空间分布，以识别丝状结构和致密核心。
• 根据其谱能分布以及缺乏嵌入原恒星加热特征的迹象，将核心分类为前恒星核或无星核心。
• 测量Aquila区域中前恒星核的质量函数，并与恒星初始质量函数（IMF）直接比较。
• 通过通量和形态的统计分析，估算两个区域中Class 0型原恒星和非束缚无星核心的数量。
• 提出一种形成情景：在分子云中，首先形成长而细的丝状结构，随后通过引力不稳定性碎裂成前恒星核。

实验结果

研究问题

• RQ1 猎户座裂谷和御夫座突出区域中的前恒星核质量函数是否与恒星初始质量函数相似？
• RQ2 丝状结构在前恒星核与原恒星形成过程中起什么作用？
• RQ3 尽管两个区域都显示出丝状结构，为何在Aquila区域检测到Class 0型原恒星，而在Polaris区域未检测到？
• RQ4 活跃恒星形成区与平静区域中核心的物理特性有何不同？
• RQ5 观测到的核心与原恒星分布是否支持一种情景：即致密丝状结构的引力破碎导致核心形成？

主要发现

• 赫歇尔观测揭示了猎户座裂谷和御夫座突出区域中广泛存在的丝状结构，致密核心沿这些丝状结构分布。
• 在Aquila区域，识别出350–500个前恒星核和45–60个Class 0型原恒星，表明存在活跃的恒星形成活动。
• 在Polaris区域，仅检测到非束缚无星核心，未发现原恒星，表明其处于平静状态，无坍缩正在进行。
• Aquila区域的前恒星核质量函数（CMF）与恒星初始质量函数（IMF）极为相似，支持核心与恒星质量分布之间存在直接物理联系。
• Aquila与Polaris之间的观测差异表明，核心形成由致密丝状结构中的引力不稳定性驱动，而这类结构在恒星形成活跃区域更为普遍且活跃。
• 数据支持一种情景：在分子云中，首先形成长而细的丝状结构，随后通过引力不稳定性碎裂成前恒星核。