[论文解读] Large-scale magnetic field in the Monoceros OB-1 East molecular cloud

Dana Alina, J. Montillaud+8 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2020

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 7被引用 3

一句话总结

本研究利用普朗克尘埃偏振观测与CO谱线辐射，绘制了猎户座OB1东分子云大尺度磁场分布，揭示了北部丝状结构附近磁场有序排列，南部则呈现复杂磁场取向。研究识别出由丝状结构碰撞形成的激波区域，并表明磁场在南部可能引导气体流入，在北部则提供动力学支撑，凸显其在云演化中的关键作用。

ABSTRACT

We study the large-scale magnetic field structure and its interplay with the gas dynamics in the Monoceros OB1 East molecular cloud. We combine observations of dust polarised emission from the Planck telescope and CO molecular line emission observations from the Taeduk Radio Astronomy Observatory 14-metre telescope. We calculate the strength of the plane-of-the-sky magnetic field using a modified Chandrasekhar-Fermi method and estimate mass over flux ratios in different regions of the cloud. We use the comparison of the velocity and intensity gradients of the molecular line observations with the polarimetric observations to trace dynamically active regions. The molecular complex shows an ordered large-scale plane-of-the-sky magnetic field structure. In the Northern part, it is mostly orientated along the filamentary structures while the Southern part shows at least two regions with distinct magnetic field orientations. We find that in the Northern filaments the magnetic field is unlikely to provide support against fragmentation at large scales. Our analysis reveals a shock region in the Northern part of the complex right in-between two filamentary clouds which were previously suggested to be in collision. Moreover, the shock seems to extend farther towards the Western part of the complex. In the Southern part, we find that either the magnetic field guides the accretion of interstellar matter towards the cloud or it was dragged by the matter towards the densest regions. The large-scale magnetic field in Monoceros OB-1 East molecular clouds is tightly connected to the global structure of the complex and, in the Northern part, it seems to be dominated by gravity and turbulence, while in the Southern part it influences the structuring of matter.

研究动机与目标

• 表征猎户座OB1东分子云（一个具有丰富历史的复杂恒星形成区）的大尺度磁场结构。
• 研究磁场与不同区域气体动力学的相互作用，特别是丝状结构中的表现。
• 确定磁场是否在支撑或引导云中物质方面发挥动力学重要作用。
• 利用多波段观测评估磁场对云形态与演化的影响。
• 检验磁场在南部区域引导气体流入、在北部区域提供抗引力支撑的假设。

提出的方法

• 结合普朗克353 GHz尘埃偏振发射数据，追踪天球面磁场取向。
• 利用大邱射电天文台的12CO与13CO谱线辐射数据，绘制气体运动学与密度结构。
• 应用改进的Chandrasekhar-Fermi方法，估算天球面磁场强度与质量-通量比。
• 将分子谱线数据的速度梯度与强度梯度同偏振数据对比，识别动力学活跃区域。
• 采用速度梯度技术（VGT）追踪局部磁场方向，基于阿尔文湍流中速度梯度垂直于局部磁场线的原理。
• 分析磁场结构、丝状形态与速度梯度之间的空间相关性，推断其动力学角色。

实验结果

研究问题

• RQ1 猎户座OB1东分子云的大尺度磁场结构如何？其与云中丝状结构的取向关系如何？
• RQ2 磁场在云的北部与南部区域如何与气体动力学相互作用？
• RQ3 磁场是否在北部丝状结构区域通过提供支撑来抵抗引力坍缩？
• RQ4 在南部区域，磁场是否引导或控制星际物质向主云的流入？
• RQ5 观测到的磁场取向与梯度在多大程度上表明存在激波或吸积过程？

主要发现

• 猎 Orion OB1 East 分子云的北部区域表现出与丝状结构对齐的大尺度有序磁场。
• 在北部区域识别出一个激波区，位于两片碰撞的丝状云之间，其磁场结构与动力学相互作用一致。
• 北-主与东北部丝状结构的磁场表明，它们可能源自同一结构，且磁场与气体同步演化。
• 在南部区域，磁场显示出至少两种不同的取向，表明动力学复杂或存在多条流入路径。
• 南部磁场或引导星际气体流入云体，或被下落物质拖曳，表明其在形态演化中起主导作用。
• 北部区域的磁场似乎在动力学上发挥重要作用，通过在垂直于磁场与丝状结构的方向上提供抗引力支撑。