Polaris 分子云的速度结构与分子形成

我们利用野边山 45 米射电望远镜在 $20\arcsec$ 分辨率下获取的 $^{12}$CO、$^{13}$CO 和 C$^{18}$O ($J=1-0$) 观测数据，对 Polaris Flare 内的一个致密区域（以下简称“Polaris 分子云”）进行了大视场 $(60\arcmin \times 30\arcmin)$ 研究。分析揭示了在柱密度高达 $\sim10^{21}$ cm$^{-2}$ 时发生的分子气体形成，这由 $\textsc{Hi}$ 与 CO 分布之间的反相关性所证明，表明存在活跃的原子到分子气体转化。我们发现分子形成的阈值柱密度为 $\sim5\times10^{20}$ cm$^{-2}$，这在更演化的分子云中很常见。CO 到 H$_2$ 的转换因子 $X_{\rm CO}$ 被发现为 $0.7 \times 10^{20}$ H$_2$ cm$^{-2}$ (K km s$^{-1})^{-1}$，低于太阳邻域的平均值。我们的化学模型估计该云的年龄为 $\sim10^{5}-10^{6}$ 年，表明其处于分子云演化的早期阶段。这一解释与观测到的低 $X_{\rm CO}$ 因子相一致。虽然位力分析表明整个云在引力上是不受束缚的，但我们识别出了从主云体延伸出的若干丝状结构。这些丝状结构显示出 $0.5-1.5$ km s$^{-1}$ pc$^{-1}$ 的系统性速度梯度，速度分析表明其内部的分子气体正在遵循自由下落模型向主云体下落。这表明通过丝状结构正在进行质量积累过程，证明即使在 $\sim10^{21}$ cm$^{-2}$ 的柱密度下，引力过程也可能很重要。