一种测量分子云三维湍流速度弥散的新方法

分子云的结构与恒星形成活动从根本上与其内部湍流相关联。然而，由于投影效应和观测限制（如望远镜分辨率），尤其对于包含大尺度旋转等非湍流运动的云，准确测量湍流速度弥散具有挑战性。本文发展了一种从位置-位置-速度（PPV）数据恢复三维（3D）湍流速度弥散（${\sigma}_{v,3D}$）的新方法。我们模拟了一个旋转、湍流、坍缩的分子云，并将其本征 ${\sigma}_{v,3D}$ 与 PPV 空间中可获取的三种不同速度弥散度量进行比较：1) 二阶矩图的空间平均 ${\sigma}_i$，2) 经梯度/旋转修正的一阶矩图的标准差 ${\sigma}_{(c-grad)}$，以及 3) 1) 与 2) 的组合，称为“梯度修正母速度弥散” ${\sigma}_{(p-grad)}=({\sigma}^2_i+{\sigma}^2_{(c-grad)})^{1/2}$。我们表明，梯度修正对于恢复云的纯湍流运动至关重要，且与云相对于视线（LOS）的取向无关。我们发现，通过对矩图施加合适的修正因子和适当的滤波，这三种统计量均可用于恢复 ${\sigma}_{v,3D}$，其中方法 3 最为稳健可靠。我们确定了不同云旋转程度下修正因子随望远镜束大小的变化关系，并发现对于束宽 FWHM $f$ 和云半径 $R$，当 $f/R<1$ 时，三维湍流速度弥散可通过梯度修正母速度弥散最佳恢复为 ${\sigma}_{v,3D}=[(-0.29\pm0.26)f/R+1.93\pm0.15]{\sigma}_{(p-grad)}$，且与云旋转程度或视线取向无关。