亚角秒分辨率下大质量原恒星盘候选体的运动学与稳定性——来自IRAM NOEMA大计划CORE的见解

大质量分子云块的碎裂模式以及形成最质量恒星($M\gtrsim 8M_\odot$)的吸积过程仍不甚明了。为此，我们开展了一项大型观测计划(CORE)，利用北方扩展毫米波阵列(NOEMA)的干涉观测，在1.37 mm波段对20个亮($L>10^4L_\odot$)原恒星天体进行连续谱与谱线发射观测，达到$\sim$0.4"分辨率（在2 kpc处为800 au）。利用致密气体示踪剂CH$_3$CN，我们在13个核中发现垂直于双极分子外流方向的速度梯度，使它们成为优秀的盘候选体。比角动量($j$)径向剖面平均约为$10^{-3}$ km /s pc并遵循$j \propto r^{1.7}$，与 poorly resolved 的旋转下落包层/盘模型一致。用开普勒模型拟合速度剖面，我们发现原恒星质量在$\sim 10-25$ $M_\odot$范围。通过建模CH$_3$CN谱线的能级布居，我们给出温度图并发现中位气体温度在$70-210$ K范围。我们创建Toomre $Q$图来研究盘的稳定性，发现几乎所有（13个中的11个）盘候选体在我们观测所探尺度上因引力不稳定性易于碎裂。特别是，质量大于其宿主（原）恒星质量$\sim10-20\%$的盘是Toomre不稳定的，且更亮的原恒星天体往往具有质量更大从而更易碎裂的盘。我们的发现表明，大多数大质量原恒星周围的盘在其形成早期因其高盘星质量比而易于盘碎裂。这影响了大质量原恒星的吸积演化，并对最质量恒星的形成有重要意义。