近期,我院硕士研究生伍炯亨在导师陈曦教授的指导下,在间歇吸积源NGC6334I中探测到了多种分子谱线以及脉泽的光变现象。这项研究成果以题为《Physical Environments of the Luminosity Outburst Source NGC 6334I Traced by Thermal and Maser Lines of Multiple Molecules》,于2023年4月在国际天文权威期刊《The Astrophysical Journal Supplement Series》上发表(中科院1区期刊)。
间歇性吸积现象由长时间的宁静期和短暂的吸积爆发期构成。理论表明大质量恒星在吸积爆发阶段可获得40%-60%的质量,这意味着间歇性吸积在大质量恒星形成过程中具有重要作用。然而,目前只在3个大质量年轻恒星(NGC6334I-MM1、S255IR-NIRS3、G358.93-0.03)中观测到了吸积爆发现象。这主要是因为大质量年轻恒星形成通常被致密的尘埃和气体包层所包裹,使得吸积爆发现象难以观测。幸运的是,射电波段的天体脉泽(类似于光学波段的激光现象)可形成于大质量恒星形成区的致密气体团块中,可有效探测大质量年轻恒星周围1000天文单位范围内的气体运动和亚冫洲人页码24林妹妹条件。特别是由红外抽运激发的II类甲醇脉泽,其光变现象能有效追踪间歇吸积过程引起的红外光度变化。
该研究的对象是一颗正处于6.7 GHz II型甲醇脉泽爆发阶段的大质量年轻恒星NGC6334I。研究团队利用上海天马65米射电望远镜进行了多波段的谱线搜寻,并在2019年6月到2020年1月期间对其甲醇及羟基脉泽辐射进行了持续监测。在该源中共探测到116条分子谱线,其中27条为脉泽跃迁线。图1展示了对氨分子的搜寻证认结果。通过对多种氨分子跃迁的旋转温度图进行分析(见图2),发现分子云核中的气体温度比爆发前的气体温度高一倍,这可能是由于分子云核受到内部的热波传导而被加热。

图1:探测到的氨分子跃迁的谱线图。

图2:检测到的氨跃迁的旋转温度图。
通过分析脉泽流量的变化(见图3),研究人员发现与光度爆发相关的脉泽成分的强度自2020年以来普遍下降。脉泽流量的衰减表明吸积爆发可能正在减弱,估计NGC6334I-MM1的光度爆发持续时间可能比理论预测的40年要短。

图3:甲醇以及羟基脉泽跃迁的不同速度成分的频谱和光变曲线。
这些研究成果为更深入地探索大质量恒星形成和间歇性吸积爆发现象提供了有力的支持。这些新发现揭示了恒星形成和演化中的关键过程,使我们能够更好地理解宇宙中恒星的形成和演化,并为大质量恒星形成过程中存在的吸积爆发现象提供了宝贵的数据资料。
该研究的第一作者为硕士研究生伍炯亨,通讯作者为陈曦教授,合作作者来自中科院上海天文台以及澳大利亚、俄罗斯等国内外多家研究机构的国际科研团队。此项研究得到了国家自然科学基金及广东省珠江学者人才计划的资助。
论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/acbd46/pdf