[论文解读] The radial distribution of OB star formation in the Galaxy

L. Bronfman, Simón Casassus+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 11

一句话总结

本研究利用CS(2-1)线观测对银河系中与OB星形成相关的致密分子气芯进行了首次完整的银河系巡天。结果表明，大质量恒星形成在0.55 R⊙处达到峰值，其高斯FWHM为0.28 R⊙，比H₂层薄62%，且在银河系南部的单位H₂质量大质量恒星形成效率比北部高2.4倍，表明大质量恒星形成效率存在显著的径向和方位角不对称性。

ABSTRACT

We present the azimuthally averaged radial distribution of 748 regions of OB star formation in the whole galactic disk, based on our previous CS(2-1) survey of UC H II regions. Embedded massive stars produce a total FIR luminosity of 1.39E8 Lsun within the range 0.2

研究动机与目标

• 利用红外光度（FIR luminosity）作为示踪剂，推导银河系盘面全区域大质量恒星形成的方位平均径向分布。
• 将大质量恒星形成的时空分布与来自CO巡天的分子氢（H₂）面密度分布进行比较。
• 研究不同银河系距中心半径和银河象限中单位H₂质量的大质量恒星形成效率。
• 确定大质量恒星形成层相对于分子气体盘面的尺度长度和厚度。

提出的方法

• 本研究使用了748个通过致密气芯的CS(2-1)线发射识别出的OB星形成区域的完整样本，这些区域与超紧凑H II区相关。
• 利用IRAS流量和CS(2-1)线轮廓获得的运动学距离，从嵌入式OB星的尘埃再辐射中推导出FIR光度。
• 对FIR光度的径向分布进行方位平均，并与来自CO(1-0)巡天获得的H₂面密度分布进行比较。
• 通过银河纬度方向的垂直分布FWHM测量恒星形成层的厚度，并与H₂盘厚度进行比较。
• 在银河系外侧区域推导出FIR面光度和H₂面密度衰减的指数尺度长度。
• 通过FIR面光度与H₂面密度的比值计算单位H₂质量的恒星形成效率，并在径向和方位角分区内进行分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 大质量恒星形成在银河系盘面中的峰值位置在哪里？其径向范围与分子气体的径向范围相比如何？
• RQ2 大质量恒星形成层的厚度在银河系盘面各处与分子气体盘的厚度相比如何？
• RQ3 单位H₂质量的恒星形成效率随半径如何变化？在银河系北部和南部象限之间是否存在差异？
• RQ4 在银河系外侧区域，FIR面光度和H₂面密度的指数尺度长度有何不同？
• RQ5 为何在相似半径下，银河系南部的恒星形成效率高于北部？

主要发现

• 银河系盘面（0.2 ≤ R/R⊙ ≤ 2.0）中大质量恒星形成的总FIR光度为1.39 × 10⁸ L⊙，其中81%产生于太阳半径以内（R ≤ R⊙）。
• FIR光度的径向分布峰值位于R = 0.55 R⊙，其高斯FWHM为0.28 R⊙，显著窄于H₂面密度（FWHM = 0.52 R⊙）。
• 在太阳半径以内，大质量恒星形成层的FWHM厚度为73 pc，仅为H₂盘厚度（118 pc FWHM）的62%。
• 在银河系外侧区域，面朝上的FIR面光度呈指数衰减，其尺度长度为0.21 R⊙，比H₂面密度的尺度长度（0.34 R⊙）更陡。
• 单位H₂质量的恒星形成效率在R ≈ 0.55 R⊙处最高，南部银河系达到0.41 L⊙/M⊙，北部为0.21 L⊙/M⊙，太阳圈内平均为0.18 L⊙/M⊙。
• 在R ≈ 0.55 R⊙处，南部银河系的单位H₂质量恒星形成效率比北部高2.4倍，表明大质量恒星形成效率存在显著的方位角不对称性。