[论文解读] Star Formation and Molecular Clouds at High Galactic Latitude

P. McGehee|ArXiv.org|Nov 20, 2008

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 4被引用 6

一句话总结

本文回顾了高银纬（|b| ≥ 30°）区域的年轻恒星与分子云，重点关注MBM 12和MBM 20等半透明及稀薄云系中的恒星形成，这些是距离太阳最近的恒星育婴室。研究指出，低密度、银纬外的环境中恒星形成极为罕见，但可通过激波或恒星风等瞬态触发机制实现，尽管广泛探测到丝状云和半透明云中的分子核，仅有少数确认的恒星形成区域。

ABSTRACT

In this chapter we review the young stars and molecular clouds found at high Galactic latitudes $(|b| \ge 30^\circ)$. These are mostly associated with two large-scale structures on the sky, the Gould Belt and the Taurus star formation region, and a handful of molecular clouds including MBM 12 and MBM 20 which, as a population, consist of the nearest star formation sites to our Sun. There are also a few young stars that are found in apparent isolation far from any molecular cloud. The high latitude clouds are primarily translucent molecular clouds and diffuse Galactic cirrus with the majority of them seen at high latitude simply due to their proximity to the Sun. The rare exceptions are those, like the Draco and other intermediate or high velocity clouds, found significantly above or below the Galactic plane. We review the processes that result in star formation within these low density and extraplanar environments as well as the mechanisms for production of isolated T Tauri stars. We present and discuss the known high-latitude stellar nurseries and young stellar objects.

研究动机与目标

• 表征高银纬（|b| ≥ 30°）区域的年轻恒星与分子云群体，特别是与盖尔斯带及御夫-金牛区相关的天体。
• 研究低密度、半透明分子云及银河丝状云（Galactic cirrus）中的物理条件与恒星形成潜力，这些区域通常被认为恒星形成条件较差。
• 评估远离分子云的孤立T Tauri恒星的起源与运动学，探究其可能的抛射或触发形成机制。
• 评估外部触发机制（如恒星风、超新星爆发及银河喷泉过程）在银纬外及低密度环境中促进恒星形成的作用。
• 厘清高银纬巡天中真实H II区与误标为H II区的星云（如反射星云或光致发光星云）之间的区别。

提出的方法

• 利用多波段巡天数据，包括CO谱线发射（12CO与13CO）、光学/紫外吸收线（CH、CN、H2）及红外数据，识别分子云与嵌入的年轻恒星对象。
• 应用Jeans质量标准评估低密度云系中的引力不稳定性，判断其在柱密度较低的情况下是否仍能发生坍缩。
• 分析贝尔实验室13CO巡天数据，推导分子云的标高与质量-尺寸关系，区分小型云与巨大分子云（GMCs）。
• 综述来自SIMBAD及档案巡天（如Sharpless、Lynds）的统计与运动学证据，对高银纬星云进行分类，并识别被误标的H II区。
• 分析银河喷泉与超新星爆发的流体动力学模型，评估其在将气体输运至银晕并触发恒星形成中的作用。
• 将观测到的W(12CO)/W(13CO)比值与同位素丰度，与云系演化及遮蔽条件的理论模型进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 与致密暗云相比，高银纬半透明云与稀薄分子云的物理条件与恒星形成效率如何？
• RQ2 尽管在银河丝状云与半透明云中广泛探测到分子核，为何仅有MBM 12与MBM 20两个高银纬分子云被确认为活跃的恒星育婴室？
• RQ3 中高速云（IVCs）与高速云（HVCs）如何形成，它们在银纬外恒星形成中扮演何种角色？
• RQ4 恒星风、超新星或银河喷泉过程在低密度、高银纬分子物质中触发恒星形成的程度如何？
• RQ5 为何许多高银纬星云历史上被归类为H II区（如Sharpless天体），实则为误标为H II区的反射星云或行星状星云？

主要发现

• 高银纬分子云（HLCs）的标高约为100 pc，与低银纬暗云一致，表明其在银河盘面中的垂直分布相似。
• 高银纬云系密度较低，CO同位素丰度也较低，但W(12CO)/W(13CO)比值高于暗云，表明其处于不同的演化状态。
• 仅有两个高银纬分子云——MBM 12与MBM 20——被确认具有活跃的恒星形成，尽管在银河丝状云与半透明云中已探测到致密分子核。
• 半透明云系中的恒星形成率显著低于暗云，可能是因为柱密度不足，无法有效屏蔽分子气体免受紫外辐射解离。
• 一种形成情景是：通过超新星或恒星风将盘面气体抛射至星周，随后在银晕中冷却并重新凝聚成分子云，可解释卢具体系（150–280 pc）中高银纬云系的存在。
• 在八个高银纬Sharpless区域中，仅有四个为真实H II区；其余均为误标——其中两个为行星状星云，其余为反射星云或光致发光星云。