楼宇庆教授与新疆天文台同事和学生合作在国际杂志Astronomy and Astrophysics上发表文章

 

近期,由物理系楼宇庆教授与中国科学院新疆天文台加尔肯•艾辛别克研究员合作指导的新疆台博士生李大磊就加利福尼亚(California)分子云的L1482分子条中的引力分裂塌缩和原恒星形成过程进行了综合多波段比较观测研究,并对其中认证的几十个气体物质密度高的分子团块的运动学和动力学性质估算了相关物理参数。

 

楼宇庆教授(左)与新疆天文台加尔肯•艾辛别克研究员(右)在乌鲁木齐南山观测站的数据分析室内交流探讨,李大磊同学(后)正在分析数据。

 

该合作研究的主要实验数据来源包括:用当时位于瑞士的德国科隆大学科隆亚毫米天文观测台(KOSMA,Koelner Observatorium für Sub-Millimeter Astronomie)的3米口径亚毫米波望远镜同时观测的{12}^CO J=2-1和J=3-2分子谱线跃迁数据;用南京紫金山天文台的青海德令哈13.7米毫米波望远镜观测的{13}^CO J=1-0分子谱线跃迁档案数据;用国际Herschel空间红外望远镜的光谱和光度成像接收机(SPIRE,Spectral and Photometric Imaging REceiver)和光探测器阵列相机和光谱仪(PACS,Photodetector Array Camera and Spectrometer)照相机获取的在线档案红外辐射成像图(波长为250、160、70微米)。综合数据分析测定了这些分裂塌缩而成的分子团块的柱密度、数密度、气体质量和半径大小等,其中数目近一半的分子团块具有原恒星形成的特征。相对广为人知的猎户座(Orion)分子云而言,加利福尼亚分子云中的大质量恒星形成率显得被抑制了。基于鲍诺-艾伯特(Bonnor-Ebert)理论流体静态球模型分析(即热气体压力抵抗自引力的静态平衡),L1482分子条中的分子团块处于所谓的超临界非稳定静态平衡,因而实际上极有可能大都正在流体动力学引力塌缩演化过程之中。

 

德国科隆大学科隆亚毫米波天文观测台(Koelner Observatorium für Sub-Millimeter Astronomie )3米口径亚毫米波望远镜,当时位于瑞士阿尔卑斯山Zermatt附近的Gornergrat,海拔3135米,背景是欧洲著名的Matterhorn(马特洪峰4478米)。

 

著名理论天体物理学家Ostriker(1964)【注1】分析了无限长分子条的多方气体压力-引力静态平衡结构及其引力塌缩不稳定性。著名物理学家Chandrasekhar和Fermi(1953)【注2、3】合著的长文系统地分析了磁化星际间物质的磁流体扰动和不稳定性。Lou (1996)探讨分析非线性圆偏振Alfven波【注4】的稳定性和该磁流体波的引力塌缩不稳定性的各向异性增长率。一般而言,星际间物质中的紊乱磁场的磁压效应将增加引力塌缩团块的质量和大小。未来的偏振观测可以进一步探索磁场在星际间物质中的动力学作用和磁流体湍流效应。

2013年4月29日,Herschel国际空间望远镜因其冷却系统耗尽液氦而停止运行。德国的KOSMA亚毫米波望远镜几年前也已经从瑞士阿尔卑斯山Zermatt附近的Gornergrat(海拔3135米)运至中国西藏羊八井(拉萨以北一百公里,海拔4300米),现在正在安装调试之中,有望在近几年内开光,成为中国在亚毫米波段极为重要的观测设备。

与该项成果相关的论文已经发表在国际学术期刊Astronomy & Astrophysics, 567, A10 (2014)上,链接如下:

http://www.aanda.org/articles/aa/abs/2014/07/aa23122-13/aa23122-13.html

 

【注1】作为博士导师的S. Chandrasekhar极为欣赏器重J. Ostriker。该系列文章是Ostriker博士研究生时的研究工作。Ostriker后来长期是普林斯顿大学的教授,在天体物理领域颇具影响力,曾于2007年应邀访问清华大学。

【注2】S. Chandrasekhar是美籍印度裔著名理论天体物理学家,在从印度赴英伦求学的船上推导出极端相对论条件下白矮星的质量上限为1.4倍的太阳质量,一生著述甚丰。他与Willie Fowler共享了1983年度物理诺贝尔奖。1930年度物理诺贝尔奖得主V. Raman是他的叔父。

【注3】E. Fermi是世界驰名的美籍意大利裔物理学家,曾获得1938年度物理诺贝尔奖。他对理论和实验物理学均有杰出重大贡献,首创了β衰变的定量理论,在芝加哥大学试制成功了世界上首座自持续链式裂变核反应堆,发展了量子理论。晚年深入研究磁流体和宇宙射线物理。

【注4】Alfven波是磁流体波的一类,相关扰动不可压缩,以横波形式沿磁力线的方向传播。瑞典物理学家Hannes Alfven创立发展了磁流体力学,提出了著名的Alfven波,在等离子物理、空间物理、磁层物理和天体物理中均有重要建树,荣获1970年度诺贝尔物理奖。