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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(xing)初(chu)始质(zhi)量函数(Initial Mass Function,简称(cheng)IMF)描述了新生恒(heng)星(xing)相对(dui)数(shu)目随质量的(de)变(bian)化(hua)举个例子假设一个星团正在分子云中形成,IMF给出了(le)星(xing)团(tuan)中不同质量恒星(xing)所占的(de)比例(li)。IMF是现代(dai)天体物理中(zhong)的(de)一(yi)个基本问题(ti)。从恒(heng)星(xing)形成(cheng)与演化(hua)到星(xing)系的(de)形成(cheng)与演化(hua),IMF常常是理论模型的一个(ge)关键输入量(liang),或者是从观(guan)测推算重要物理量的必要假设。研究表明,至少在银河系及本地星系群IMF基本不变考虑到恒星(xing)从稠(chou)密的分子(zi)气体结构中诞生,测(ce)量分子云(yun)核质量(liang)函数(Core Mass Function,简称CMF)是(shi)研究IMF起(qi)源的主要着眼点,并在近二十年来逐步形成一个主(zhu)流观点:CMF直接决定了IMF云核到恒星的(de)转变一个自相似过程

南(nan)京(jing)大学yabo88vip登陆(lu)邱科平教授团队基于赫(he)歇(xie)尔(Herschel空间(jian)红外天文台的多波(bo)段观测,利(li)用最新的算法提(ti)取出著名巨(ju)分子云"天鹅座X区(Cygnus X)"内的(de)8431个(ge)云核,给出了这(zhei)个云核样本的CMF经过(guo)详细深入(ru)的分析,研(yan)究团队发现,10倍太阳质量以上,CMF与银(yin)河(he)系IMF完全(quan)一致,在低质量(liang)端,特(te)别(bie)是1倍太阳质量以下,CMF偏离IMF


图1天鹅座X区的CMF,黑色(se)(se)小圈代(dai)表原(yuan)始数据,淡灰色(se)(se)点表示在原(yuan)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(ni)的误差估(gu)计,红色(se)(se)点表示最终的CMF,红色竖(shu)线(xian)表示误差范(fan)围,蓝色和橙色虚线表示银(yin)河系(xi)IMF

与(yu)现有的CMF研(yan)究相比(bi),天鹅(e)座X区的云核样(yang)本在数量上提(ti)高了12个(ge)量(liang)(liang)级(ji),并且,研究团队(dui)对云核提(ti)取(qu)算(suan)法(fa)、样本完备性、质量(liang)(liang)估算(suan)误差等(deng)都做(zuo)了深入分析,从而给出了迄(qi)今为止最可靠的CMF研(yan)究团队进一步通过(guo)亚毫米波(bo)干(gan)涉阵(zhen)(Submillimeter Array)的(de)高分辨率(lv)观测分析了大(da)质量云(yun)核的碎裂,发现从(cong)云(yun)核到更小尺度结构(gou)的转变不满足自相似条件。研(yan)究团队还发现,一定质量以上气体结构(gou)质量函数与IMF的一致(zhi)并不仅对(dui)云核成(cheng)立,对(dui)更(geng)大尺度的团块也(ye)能成立。这些结果表明,尽管高质量端(duan)CMF与(yu)IMF一(yi)致,云核到恒星的(de)转变不是(shi)一个(ge)自相似过程,IMF并不直接由CMF决定。简(jian)而言之,邱科平教(jiao)授团(tuan)队(dui)围绕CMFIMF起源的工作在统计上和方法上比现有(you)工作有(you)显(xian)著提高,在结果上目前的(de)主(zhu)流结论提出了关(guan)键性挑战

该项研究成果20218月(yue)25日在《天(tian)体(ti)物理学快报》(The Astrophysical Journal Letters在(zai)线发表(biao)邱科平教(jiao)授指导的博士研究生(sheng)曹越为第一作(zuo)者(zhe)邱科平(ping)教授(shou)为(wei)通讯(xun)作者美国哈佛(fo)史密松天体物理中心张其洲研(yan)究员(yuan)、南京(jing)大学博士研究生(sheng)王雨(yu)微、南京大学(xue)数学(xue)系肖(xiao)源明(ming)副教授为合作者。该(gai)工作(zuo)得到(dao)了国家自然科学(xue)基(ji)金科技部重点研发计划的(de)资助。


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