在恒星形成过程中，原子气体与分子气体的转换以及分子外向流的驱动源是研究难点。近日，中国科学院紫金山天文台、国家天文台，以及三峡大学、湖南文理学院等合作，结合fast hi谱线数据与紫金山天文台青海观测站13.7 m毫米波望远镜分子谱线数据，利用团队自主开发的新基线校准算法，在大质量恒星形成研究中取得系列进展，展现了fast与13.7 m毫米波望远镜的协同观测研究的潜力。
磁离心喷流理论预言分子外向流是由高速hi星风驱动，但该理论没有得到确凿观测证明，这是由于探测hi星风颇具挑战性。目前，只有两个小质量恒星形成区的hi星风被阿雷西博望远镜探测到，主要于20世纪80-90年代完成。研究比对这两个源中hi星风和分子外向流发现，在小质量恒星形成区中hi星风能够驱动分子外向流。那么，在大质量恒星形成区中，hi星风能否驱动分子外向流，原子氢从何而来，与分子氢关系如何，这一系列问题尚不清楚。
hi星风的研究对谱线基线提出了严苛要求。为了探测hi星风，研究开发了新的基线校准算法——ffteec。该算法能够最大限度地降低基线噪声，使最终得到的谱线灵敏度接近理论水平(1.8-2.3 mk @ 2.0 km/s，图/左)。该算法使得fast的高灵敏度优势得以充分发挥，使fast成为探测hi星风的利器。研究综合hi原子谱线数据与12co、13co、c18o、hco 及cs分子谱线数据，对hi窄线自吸收线（hinsa）进行分析。研究发现：hinsa与co分子云相关联的条件很可能是探测到13co；中心高密度区域的hinsa丰度低于周围低密度区（图/右），这或是由于hi的电离或者高密度区域中hi到h2的转化更快。
此外，科研人员首次在该区域中探测到hi星风（图/左），并发现大质量恒星形成区中的hi星风有可能驱动分子外向流，这与小质量恒星形成区情况相似。进一步研究表明，星风中的hi丰度与hinsa丰度一致，这预示hinsa将成为探究hi星风与分子外向流的物理桥梁，同时hi星风中原子氢更有可能继承母分子云。该成果将为探索“星风或者外向流中hi与h2的相互转化及其对恒星形成与反馈的影响”注入新活力。
研究工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金及江苏省双创计划等的支持。
左：探测到的hi星风，红线：高速(~ 120 km/s) hi星风；右：hinsa柱密度与总柱密度之比。scer：强co辐射区域；wcer：弱co辐射区域。
研究团队单位：紫金山天文台
