研究揭示纤维状分子云内部气体动力学与磁场相互作用机制

近日，中国科学院上海天文台等科研团队在纤维状分子云内部物理过程研究方面取得进展。团队利用高分辨率数值模拟，追踪了从纤维状子结构组成细长纤维状分子云，到稠密云核诞生及其后续演化的完整演化路径。

研究采用具备自适应网格细化功能的多物理代码ORION2，在中等强度磁场、马赫数为10的超音速湍流环境下开展大规模模拟。模拟区域长度达4.55秒差距（pc），最高分辨率达458天文单位，实现了三个数量级的空间动态范围。借助这一高分辨率数值模拟，团队捕捉到长达4.4pc的大质量纤维状云形成过程，分辨出中值半高全宽为0.03pc至0.04pc的纤维状子结构形成，并追踪了沿子结构发生的云核形成过程。

模拟结果表明，纤维状子结构是纤维状云的基本构建单元。超音速湍流在星际空间中形成低密度纤维状子结构，这些子结构在大尺度湍流的汇聚作用下相互合并，形成更长、质量更大的长纤维状云。磁场的存在使合并后的结构在达到超临界状态前保持稳定。同时，稠密云核优先形成于子纤维结构碰撞与合并处，云核之间还可进一步相互合并，实现质量快速增长。这一机制或是致密环境下大质量云核与大质量恒星形成的主要途径。

研究还发现，稀疏区域内的云核可通过与相连子纤维及邻近气体结构相互作用发生并合，获得角动量并发生快速引力坍缩，形成扁平状核心。当子纤维结构通过合并达到超临界状态时，引力占据主导并催生云核，云核合并可导致快速旋转，为双星系统形成提供了有利条件。

相关研究成果发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上。

论文链接

模拟得到的长4.4pc、由众多纤维状子结构组成的纤维状云柱密度图