原恒星周围的水流：通过水谱线探测向 0/I 类包层的吸积运动

摘要删节版：恒星的形成需要物质从核心尺度穿过包层向中心原恒星吸积。原恒星周围的速度剖面约束不足。作为“赫歇尔卫星恒星形成区中的水”（WISH）巡天项目的一部分，利用赫歇尔卫星上的 HIFI 仪器观测了 6 颗 0 类原恒星和 1 颗 I 类原恒星，在水谱线观测中显示出吸积特征。我们使用观测水谱线的一维非局部热动平衡（non-LTE）RATRAN 辐射转移模型，来约束这些源的原恒星包层中的吸积速度和化学性质。我们假设自由落体速度剖面，在找到最佳拟合后，改变发生吸积的半径范围。在研究充分的 0 类原恒星 NGC1333-IRAS4A 中，我们发现吸积发生在整个观测敏感的包层范围内（r>~1000 AU）。对于 4 个源，吸积发生在核心到包层尺度（即~10000-3000 AU）。在 2 个源中，基态谱线中观察到的逆 P-Cygni 轮廓更可能是由更大尺度的运动或前景云引起的。包含简单化学考虑的模型与观测一致，而使用阶梯丰度剖面的模型则不一致。在 6/7 颗原恒星的内包层中未检测到激发态水，这进一步证明了在这些半径处气相中的水必须严重耗尽。四个源中的吸积是超音速的，且所有源的吸积必须发生在包层的外边缘，这可能表明坍缩是全局的或由外向内，而非由内向外。IRAS4A 的质量吸积率很大（>~10^-4 msol\yr），高于质量外流率和预期的恒星质量吸积率，这表明小尺度上的任何扁平盘状结构将在引力上不稳定，可能导致旋转碎裂和/或间歇性吸积。