【分子外向流】
拼译：molecular outflows
年轻星体附近的冷(T约10～100K)分子气体高速外流，由星际CO分子的J=1一0转动谱线测到，表现为异常的谱线零强度(天线温度0．1～0．2K)全宽，可达每秒100km，几何尺度约0．1～4pc。成协特征有天体水脉泽、氢分子2μ辐射或HH天体和光学喷流等。分子外向流由星体产生的强劲星风与环境气体相互作用所引起，它的发现进一步揭示了星体在它生命的最初阶段(约105a)，存在质量抛射，辨认出了恒星演化进程中的一个新阶段。
分子外向流的基本特征是流速超过周围气体的超声速运动。由于分子云的大部分区域温度～10K，声速一般只有每秒几百米，云的坍缩、旋转和湍动也可以超声速。因此外向流的证认要排除这几种可能性。用系统坍缩解释分子云中CO发射线的半宽(～1－3km·s－1)时已导致恒星形成率过高，以此解释包括高速翼的全宽，矛盾就更突出；自转可用云内部质量对引力的限制来排除；而湍动，由于无能源补充也不可能引起如此高速。此外，速度场结构和谱线翼外形是否光滑延伸等也用于识别外向流。1975年，朱克曼(B．Zuckerman)等以宽带高灵敏度观测方法，在恒星形成区Orion中测到第1个分子外向流。在其红外源附近的小区域(＜1′)内CO线翼延伸达150km·s－1。接着在其他几个区域中也测到了这种高速流，其中有斯内尔(R．L．Snell)等在1980年发现的外流源L1551，此源发射区大，对它获得了与中心红外源成对称分布的红、蓝两瓣天图。此后外向流的搜寻和研究如雨后春笋蓬勃开展。无论在大质量原恒星凝聚体和低质量年轻星体周围，均测量到了高速外流。到1985年，拉达(C．J．Lada)的评述中已有67个。此后巡测仍不断进行，尤其是傅国义等测到了近50个。到1991年底根据吴等的统计，已有202个，发现的数量惊人。这些源分布在不同区域，最远的W49距离14kpc。但主要的还是集中在太阳系附近，有147个源在1kpc距离范围内。这一区域的产生率达到47／t．kpc－2a－1。其中t为寿命，按其一般值5×104a算，产生率～9×10－4kpc－2a－1，这和～1M☉的恒星的形成率已十分接近，说明恒星形成过程中喷流的普遍性。外向流形态各异，但一般具有双极结构和大的空间延伸。这两个特点加上高速，说明流动是爆发性的，这也是区别于非各向同性坍缩。湍动和自转的进一步特征。在现有已知极性的183个，有145个是双极的，其余是单极或各向同性，有一个具有多重叶。极性源的准直程度不同。巴利(J．Bally)等在1983年用外流所及区域的长短、轴的比值Rcoll=Rmax／Rmin来定量描述。用这一方法对已有源的计算结果是多数源的Rcoll在1．5～2．5之间，高度准直(
)的占18%，准直性差(Rcoll＜1．5)的占23%，吴等1991年的统计还表明大质量外流源(外流气体质量Mg≥2M☉或光度L*＞100L☉和小质量外流源(Mg＜2M☉或L*＜100L☉)的准直性不同，57个大质量源的Rcoll平均1．8，而52个小质量源Rcoll平均2．6。这与分辨率有关，因外流气体质量小的源都比较近。观测事实也证明了这一点。例如对S140，巴利等1983年用7m射电镜测得为蓝翼稍强的各向同性源，Rcoll=1，而哈亚西(M．Hayashi)等1987年用45m射电镜测的为与红外源对称的双极源，Rcoll=1．4；NGC7538，坎普贝尔(B．Campbell)等1984年用11m射电镜测得的源给出Rcoll=1。而卡迈亚(O．Kamaya)等1988年用45m镜在此源区测到了4个外流源，其中有一个Rcoll＞1。但也有角径小的源准直性很好，说明准直性还是外流源本身因素决定的。由CO谱线高速翼及其强度分布和外流区域等，可求得外流的各项物理参数及动力学参数。1991年的统计表明有关参量的取值范围为：质量：10－3～102M☉动量10－2～6×102M☉km·s－1；动能1041～1047erg；机械光度10－4～103L☉演化时标0．2×104～4×105a。外流气体质量不同的源的参量也有差异。总的是小质量源较弱，能量为1041～1045erg，比大质量源小2个量级，机械光度也是如此。但小质量源却有较长的演化时标，平均为7×104a，而大质量的为～2×104a在外流源的不同参量之间已发现一些相关性。例如吴等1991年发现外流气体的质量大的对应中心源的光度也大；拉达1985年得出外流源的机械光度均小于辐射光度，表明其星体辐射出的能量比存于外流的能量要多。但星体辐射所能给的驱动力与外流源对驱动的需要比较说明辐射压却不能驱动外向流，其原因尚待研究。随伴外向流的有一系列高能激发现象。1978年贝克威思(S．Beckwith)等在Orion测到的2μ辐射，是介质受高速流冲击的结果；1977年金恩泽尔(K．Genzel)等就作过总结的H2O脉泽源，被强劲的星风加速至＞20km·s－1；1980年洛杰齐兹(L．F．Rodriguez)等指出径向速度可达100～200km·s－1的HH天体与H2O脉泽类似，可能是处在外流不同阶段的天体。HH天体有氢巴尔末线及其他中性原子的发射线，也是受激波作用的佐证。最引人注目的光学特征是光学喷流，麦迪(R．Mndt)1988年指出它们张角小(～5°)，高度准直(长宽比10～20)，速度100～400km·s－1，也有冲击波激发的发射线。斯托克(J．T．Stoke)等的光谱分析表明，在L1551中光学喷流(HH天体串)是两种风之间的弓形激波面：一种是星风速度440km·s－1，另一种风可能发自吸积盘内层，速度160km·s－1，虽风速较低但更弥散，足能驱动气体外流。有的源中还有类似巴根(J．H．Bieging)等1984年测到的连续谱辐射区，位形与光学喷射、HH天体动向及CO瓣延伸吻合。这些多波段特征构画出了物质喷射的壮观图象，也表明外向流由星风在环境气体中激起。星风对外向流的驱动方式可能有两种：一种是斯泰格曼(G．Steigman)等1975年提出的动量驱动，但红外谱线及射电连续谱测到的星风动量供应率小于外向流所需；另一种是卡斯顿(J．I．Castor)等同年所提出的能量驱动，这要求星风的机械光度大于外流的机械光度，但许多源却不满足，这个问题还在探讨之中。至于星风如何产生外流源的双极性和准直性则争论更大。1982及1986年康尼格尔(A．Konigl)等、奥库达(T．Okuda)等分别在提到星风本是各向同性的，是周围介质的压力梯度或磁场使之产生双极并得到准直，1983年德雷尼(B．T．Draine)、普杰兹(R．E．Pudritz)等提出星风在吸积盘中产生时就具有双极结构，由扭曲磁场或原恒星和吸积盘间的束缚层的热不稳定性引起，而1987年博斯(A．P．Boss)认为旋转可以是双极及准直机制。近年来稠密分子区探针NH3，CS等用于外流源观测，1984年海部等在L1551中获得轴向平行于喷流方向的盘结构，可能是吸积盘与极性及准直性有关的依据。外向流对恒星形成、分子云演化及其研究有重要意义。拉达1985年指出深嵌在分子云中的红外源周围外流出现频度大大高于可见源区，说明外流阶段是恒星演化中最早可用观测证认的阶段。1989年傅国义在对L1641中外流源及T．Tauri星的分析中得出外流发生在源恒星的主要的吸积时期。外向流对分子云的动力学过程有重要影响。它对分子云中湍动的维持是一个诱人的能源。1988年迈尔斯(P．C．Myers)等比较了低质量外流源的动量与相应氨核的质量及弥散速度积，发现外流源可以抵制引力束缚甚至驱散云核；1989年傅国义综合分析了Orion－S、及依瓦泰(T．Iwata)等1989年测得的S287和马古利斯(M．Margulis)等1988年测得的Monl的外流动量，表明外流可以支撑分子云，但这使恒星形成率出现过高。另外，吴等1992年注意到完全以外流解释有无红外源的两类云核中的谱线宽度之差还需再考察，源在云核中形成的过程也与致宽相关。分子外向流的现行解释还不够成熟。它们的始发机制尚无定论，最后结局还不清楚。还有在恒星形成中角动量的转移，原恒星质量函数的确定等基本问题中，外流的作用还无最终估计。在观测方面，以更高的分辨率和灵敏度获取其速度分布、密度结构及成协天体的多波段特征，对多数源均十分迫切，目前甚高速气体的发现证实了这一点。由于已巡测天区只占很小部分，而且多位于北天．所以系统的、无选择性的搜寻也仍然大有可为并十分必要。【参考文献】：1 ZuckermanB.Kuiper TBH,kuiper E N R. Ap J (Letters), 1976.209:L137～L1422 Snell R L, Loren R B, plambeck R L. Ap J (Letters), 1980, 239 : L17～L1223 Bally J, Lada C J. Ap J, 1983,265:824～8474 Lada C J.Ann Rev A Ap,1985,23 :267～3175 Hayashi M,Hasegawa T,et al. Ap J,1987,312:327～3366 Mundt R,Ray T P, Büjhrke T. Ap J(Letters), 1988, 333: L69～L727 Myers P C,Heyer M, Snell R L,et al. Ap J, 1988,324, 907 ～9098 Fukui Y. ESO Workshop on Low Mass Star Formation and Pre - Main Sguence objects, 1989,95～1179 吴月芳．天文学进展，1990，8∶291～30210 Wu Y，Zhou S，Evans N J．Ap J，1992，394∶196～203(北京大学吴月芳副教授撰；胡景耀审)