[论文解读] Results of the ESO-SEST Key Programme on CO in the Magellanic Clouds. IX. The giant LMC HII region complex N11

F. P. Israel, Th. de Graauw+8 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2002

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 17被引用 20

一句话总结

本研究利用CO(1-0)、CO(2-1)和13CO(1-0)跃迁，对大麦哲伦云中的N11 HII区复合体进行了映射，识别出围绕OB星 associations LH 9的环状结构中的29个分子云及东北部山脊。环状区域表现出极端光子主导区（PDR）特征，CO与H2的转换因子较高，表明存在大量未被CO追踪的弥散分子气体；而山脊区域的云间发射极少，处理程度较低，表明处于平静状态。

ABSTRACT

We present maps and a catalogue containing the J=1-0 12CO parameters of 29 individual molecular clouds in the second-brightest LMC star formation complex, N11. In the southwestern part of N11, molecular clouds occur in a ring or shell surrounding the major OB star association LH9. In the northeastern part, a chain of molecular clouds delineates the rim of one of the so-called supergiant shells in the LMC. The well-defined clouds have dimensions close to those of the survey beam (diameters of 25 pc or less). Some of the clouds were also observed in J=2-1 12CO, and in the lower two transitions of 13CO. Clouds mapped with a twice higher angular resolution in J=2-1 12CO show substructure with dimensions once again comparable to those of the mapping beam. The few clouds for which we could model physical parameters have fairly warm (T(kin) = 60 - 150 K) and moderately dense (n(H2) = 3000 cm-3) gas. The northeastern chain of CO clouds, although lacking in diffuse intercloud emission, is characteristic of the more quiescent regions of the LMC and appears to have been subject to relatively little photo-processing. The clouds forming part of the southwestern shell or ring, however, are almost devoid of diffuse intercloud emission and also exhibit other characteristics of an extreme photon-dominated region (PDR).

研究动机与目标

• 绘制大麦哲伦云中N11 HII区复合体分子气体的分布与物理特性。
• 研究N11不同区域（特别是围绕OB星assoc LH 9的环和东北部山脊）中分子气体的性质。
• 确定CO与H2的转换因子，并评估弥散云间分子气体的存在。
• 比较环状区域（PDR主导）与山脊区域（平静）分子云的物理条件与演化状态。
• 评估OB星assoc的紫外辐射在塑造分子云结构与气体处理中的作用。

提出的方法

• 使用SEST望远镜对N11复合体进行了CO(1-0)巡天，角分辨率约为11 pc。
• 对部分云获取了额外的CO(2-1)和13CO(1-0)谱线数据，以提高空间分辨率并评估激发条件。
• 应用virial定理，基于线宽与尺寸估算云的质量，假设自引力占主导。
• 应用CO光度到H2质量的转换因子（X），推断总分子氢质量，并与观测值和预期值进行比较。
• 分析CO发射的空间分布与运动学，以区分致密云与弥散云间气体。
• 将单个云的CO光度总和与整个复合体的总发射进行比较，以估算缺失的弥散CO发射。

实验结果

研究问题

• RQ1 N11 HII区复合体中分子气体的空间分布与形态如何？其与OB星assoc的关系是什么？
• RQ2 N11的环状区与山脊区中，单个分子云的物理条件（温度、密度、质量）有何差异？
• RQ3 在已检测到的CO云之间，弥散分子气体的含量在多大程度上存在？其在环状区与山脊区的差异如何？
• RQ4 为何环状区的CO与H2转换因子显著高于单个云，这反映了气体处理的何种含义？
• RQ5 N11中的总分子氢质量是多少？由于PDR效应，有多少分子氢未被CO发射探测到？

主要发现

• 在N11复合体中识别出29个独立的分子云，其中大多数直径≤25 pc，质量在0.5×10⁴至7.5×10⁴ M⊙之间，平均质量为2.5×10⁴ M⊙。
• 东北部山脊区域的CO与H2转换因子仅比太阳邻域高25%，表明光致处理极少，处于平静状态。
• 西南部环状区域的CO与H2转换因子比单个云高出5±2倍，表明存在极端PDR条件，伴有大量未观测到的弥散分子气体。
• 山脊区域的总分子质量仅从CO数据估算为≥2.2×10⁵ M⊙，但总H2质量约为5.5×10⁵ M⊙，暗示至少有3.3×10⁵ M⊙的未观测H2。
• 在环状区域，总H2质量约为16.5×10⁵ M⊙，其中仅3.2×10⁵ M⊙由CO发射云贡献，表明至少有13.3×10⁵ M⊙的未观测H2，超过原子氢质量的两倍。
• 整体上，弥散云间CO发射极少，但环状区域可能含有≥0.5×10⁴ K km s⁻¹ pc²的未观测CO光度，与富含未探测分子气体的PDR环境一致。