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邱科平教授团队对分子云核质量函数的研究取得关键进展:恒星初始质量函数并不直接来自云核质量函数


恒星初始质量函数(Initial Mass Function,简称IMF)描述了新生恒星相对(dui)数目随(sui)质量(liang)的变化举个例(li)子假设一个星(xing)团正在分子云中形成(cheng),IMF给出了星团(tuan)中不同质(zhi)量恒星所占的(de)比例。IMF是现代天体物理(li)中的一个基本问题(ti)。从恒(heng)星形成(cheng)与演化到星系的形成(cheng)与演化,IMF常常是理(li)论模型的一个(ge)关键输入(ru)量,或者是从(cong)观测推算重要物理(li)量(liang)的必要假设。研(yan)究表明,至少在银(yin)河系及本(ben)地(di)星系群(qun)IMF基本不变考虑(lv)到恒(heng)星从稠密的分子气体结构中诞(dan)生,测量(liang)分子云核质量函数(Core Mass Function,简称CMF)是研(yan)究IMF起源的主要着(zhe)眼点,并(bing)在近二十(shi)年来逐步形(xing)成一个(ge)主流(liu)观(guan)点(dian):CMF直接决定了IMF云(yun)核到恒(heng)星的转变一个自相似(si)过程

火(huo)狐体育登陆火狐体育邱科平(ping)教(jiao)授团队(dui)基于赫歇(xie)尔(er)(Herschel空间红外天(tian)文台的多(duo)波(bo)段观测,利用最(zui)新的算法提取(qu)出著(zhu)名巨(ju)分子云"天鹅座X区(Cygnus X)"内的8431云核,给出(chu)了这个云核样本的CMF经过(guo)详细深入的分析,研(yan)究团(tuan)队发现(xian),10倍太阳质量以上,CMF与银河系IMF完全一(yi)致,在(zai)低质量端,特别(bie)是1倍(bei)太阳(yang)质量以下,CMF偏离IMF


图1天鹅座X区(qu)的CMF,黑(hei)色(se)小圈代表(biao)原始数据,淡灰色(se)点表(biao)示(shi)(shi)在(zai)原始数据的基础上做完备性改正和基于蒙特(te)卡(ka)洛(luo)模(mo)拟的误(wu)差估计(ji),红色(se)点表(biao)示(shi)(shi)最(zui)终(zhong)的CMF,红色竖线表示误差范(fan)围,蓝色和橙(cheng)色虚线表(biao)示银河(he)系IMF

与(yu)现有(you)的CMF研究相(xiang)比,天鹅(e)座X区(qu)的云核样本在数量(liang)上提高(gao)了12个量(liang)级,并且,研究团队对云核提取算法、样本完备性、质(zhi)量(liang)估算误差等都做了深(shen)入分析,从而给出了迄今为止(zhi)最可靠(kao)的CMF研究团队进一步通过亚毫米(mi)波干涉阵(Submillimeter Array)的高分辨率观(guan)测(ce)分析了大质(zhi)量云(yun)核的(de)碎裂(lie),发现从云核到(dao)更(geng)小尺度(du)结(jie)构的(de)转变不满(man)足自(zi)相(xiang)似(si)条件。研究(jiu)团队还(hai)发(fa)现,一(yi)定质量以上气体结(jie)构(gou)质量函数与(yu)IMF的一致并不仅对云核成立,对更(geng)大尺度的团块(kuai)也(ye)能成(cheng)立。这些(xie)结果表明(ming),尽管(guan)高质量(liang)端(duan)CMFIMF一(yi)致,云核到恒星的转变不是一个自相似过程,IMF并(bing)不直接由(you)CMF决(jue)定。简而言之(zhi),邱科平教授团(tuan)队围绕CMFIMF起源的工作在统计上和方法上比现有工作有(you)显著提高,在结果上目前的(de)主流结论提出了关键性(xing)挑战

该项研究(jiu)成果2021825日在《天(tian)体物理学快报》(The Astrophysical Journal Letters在(zai)线发表邱科(ke)平教授指导的博士(shi)研究生曹越为第一作(zuo)者邱科平教授为通讯(xun)作(zuo)者美(mei)国哈佛史密松(song)天(tian)体物理中心张(zhang)其洲研究员、火狐体(ti)育登陆博士研究生王雨微、火狐体育登陆数学系(xi)肖源明(ming)副教授为(wei)合作者。该工作(zuo)得到了国家自然科(ke)学基金科技部重点研(yan)发计划的资(zi)助。


文章链接http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac1947