大质量恒星形成早期阶段的化学演化。I

理解年轻（大质量）恒星形成区的化学演化是恒星形成研究的核心课题。化学被用作一种独特的工具：1) 调查潜在的物理过程；2) 表征化学成分的演化。我们利用 IRAM 30m 望远镜，在 1mm 和 3mm 波段观测了 59 个处于不同演化阶段的大质量恒星形成区样本，范围从红外暗云（IRDC）的早期无星阶段，到大质量原恒星天体（HMPO），再到热分子核（HMC），最后是超致密 HII 区（UCHII）。我们确定了它们的大尺度化学丰度，发现化学成分随演化阶段而变化。平均而言，分子丰度随时间增加。我们使用了一个密度和温度随阶段变化的 1D 物理模型，结合先进的气 - 尘化学模型来模拟化学演化，并推导了所有相关参数的最佳拟合$\chi^2$值。对于大多数分子，观测到的柱密度与模拟结果之间获得了令人满意的总体一致性。利用最佳拟合模型，我们还推导了每个阶段的化学年龄，给出了两个连续阶段之间转化的时间尺度。最佳拟合化学年龄约为：IRDC 阶段 10,000 年，HMPO 阶段 60,000 年，HMC 阶段 40,000 年，UCHII 阶段 10,000 年。大质量恒星形成全过程整个演化序列的总化学时间尺度约为$10^5$年，这与理论估计一致。此外，基于对未分辨数据的多谱线巡天方法，我们能够约束出一个直观且合理的物理和化学模型。本研究的结果可用作大质量恒星形成不同演化阶段的化学模板。