银河系电离氢区的磁场测量

HII regions ionized by massive stars have import influence on the evolution of molecular clouds where massive stars originally formed out. Theoretical and nemurical simulations have showed that evolution of HII regions are determined by the ionizing flux of massive stars , density distribution of molecular cloud, turbulence, and magnetic field in molecular cloud. Nevertheless, the effect of magnetic field on the evolution of HII region is mostly probed by the magnetohydrodynamics simulations, meanwhile observational attemps on this topic are still rare. This project will study a sample of 118 HII regions with angular diameter larger than 4 arcmin, which are selected from the GLIMPSE infrared bubble catalog, with the method of near-infrared polarization observation. The observation will simultaneously map HII regions and the surrounding molecular clouds, and derive magnetic field measurements for them both. On the other hand, the physical properties of HII regions and molecular clouds are derived from the radio continuum data and millimeter CO transition line data. The available magnetic fields for these HII regions enable direct comparison for the HII region morphology and magnetic field in surrounding molecular cloud. The magnetised critical radius and time scale of HII region is derived from the above measurements. The comparison for the magnetised critical radius and the observed radius of HII region leads to a conclusion for the influence of magnetic field on the evolution of HII region.

大质量恒星激发的电离氢区对周围分子云演化的产生重要影响。相关的理论与数值计算表明电离氢区在星际介质里的演化同时由大质量恒星的电离光度、分子云密度分布、湍流和分子云磁场决定。然而，磁场如何影响电离氢区演化这个问题仍然主要局限于磁流体力学数值计算研究，目前缺乏系统性针对磁场如何影响电离氢区的演化的实测研究。本项目从GLIMPSE红外尘泡源表中筛选出118个视直径大于4角分的电离氢区，计划采用近红外偏振的观测方法，同时测量电离氢区以及周围分子云的磁场。此外结合这些电离氢区的射电连续谱和CO分子谱线数据测量电离氢区和周围分子云的物理性质。基于这些电离氢区的磁场测量结果，我们比较电离氢区的形态与周围分子云磁场的关联，计算电离氢区的磁场临界半径与时标。比较电离氢区的观测半径与磁场临界半径，判断磁场对电离氢区演化的作用。

大质量恒星激发的电离氢区对星际介质产生重大的影响。相关研究表明电离氢区的演化受到多方因素的约束，其中磁场可能起着至关重要的作用。本项目系统性针对磁场如何影响电离氢区的演化开展实测研究。本项目使用1.4米近红外望远镜对30余个电离氢区开展近红外偏振成像观测，获得了这些电离氢区的近红外偏振图像。本项目测量了电离氢区范围内恒星的近红外偏振。基于恒星近红外偏振的空间分布，本项目测量了电离氢区的磁场方向。结合分子气体的密度和速度弥散，本项目进一步测量了电离氢区的磁场强度。本项目重点研究了银河系典型电离氢区RCW120的磁场性质。RCW120周围分子云区域的磁场高度一致，并与银道面平行，强度高达100微高斯。在强磁场的作用下，RCW120的磁流体动力学年龄可能高达1.6 Myr，远远高于基于纯流体力学估算的年龄。RCW120南部壳层发现的恒星形成活动说明强磁场的存在使得电离氢区沿着磁场方向的膨胀导致了致密壳层的形成。RCW120的实际年龄足够老，使得南部壳层有足够的时间产生后续的恒星形成活动。因此“collect and collapse”机制在强磁场的作用下只会在平行于磁场方向起到触发恒星形成的作用，但在垂直于磁场的方向，强磁场显著抑制了这类机制。由于触发恒星形成只能产生于磁场平行的方向，与不考虑磁场的流体力学情形比较，磁场可以显著降低电离氢区触发恒星形成的效率。电离氢区RCW120磁场性质的研究说明磁场的存在会显著影响电离氢区的演化和周围分子云的恒星形成活动。本项目已经完成了30余个电离氢区的磁场测量工作，结合电离氢区的多波段观测数据，正在开展电离氢区的磁场性质的统计研究工作，更深入的揭示磁场在电离氢区演化过程中的作用。

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