近日，我校物理科学与工程技术学院作为主要合作单位，针对银河系外盘分子云的观测研究取得重要进展。研究成果以“Inadequate turbulent support in low-metallicity molecular clouds”为题，发表在国际著名期刊Nature Astronomy上。该论文通讯作者为南京大学教授张智昱及广西大学教授王均智，第一作者为南京大学博士生林令瑞，合作者还包括来自于国内外多个单位。该研究得到了国家自然科学基金和广西大学科研基金等支持。
研究团队利用可靠的分子气体探针（13CO分子发射线），对银心距10到25千秒差距（kpc）的一批分子云进行了成图观测（如图一）。结合内银盘及近邻贫金属矮星系的数据进行比较，研究团队发现低金属分子云与太阳附近的富金属分子云在动力学状态上存在显著差异。
图一 本工作的分子云样本在银河系盘面上的分布
图中展示了来自Bar and Spiral Structure Legacy Survey的旋臂模型，包括：3-kpc旋臂（灰色点线）、本地臂（灰色虚线）、人马座-船底座臂（灰色点划线）、英仙臂（黑色粗点线）、矩尺-外臂（棕色粗点划线）以及盾牌座-半人马座臂（蓝色粗虚线）。金色圆点和红色十字叉分别表示太阳和银河系中心的位置。白色虚线表示太阳轨道圆。紫色星形、红色三角形和绿色圆点分别表示通过ALMA Total Power (TP)、IRAM 30米望远镜和SMT观测的外盘分子云。灰色六边形表示来自Galactic Ring Survey的内盘分子云。
研究显示，随着银心距增大，分子云的湍流强度（以速度弥散表征）显著下降。内银盘的分子云往往处于“超维里化”状态，即湍流足以抵抗自引力坍缩。相比之下，外银盘的分子云普遍处于“亚维里化”状态，即湍流主导的动能不足以支撑其自引力势能。外银盘金属丰度仅为太阳金属丰度的约20%，与近邻矮星系的低金属环境相当。研究者发现，近邻矮星系的分子云同样处于“亚维里化”状态。银河系内盘、外盘和近邻矮星系的分子云符合一个维里化状态（以维里化参数表征；正比于分子云的动能与自引力势能之比）随金属丰度系统性变化的趋势（如图二）。这意味着金属丰度可能对分子云湍流强度和动力学状态有重要影响。
图二 分子云维里参数随气态金属丰度的变化
除了银河系中的分子云，图中还包含进了近邻贫金属矮星系中的分子云，即大麦哲伦云、小麦哲伦云、NGC 6822和DDO 70。水平黑色虚线表示维里参数等于一（即经典的维里平衡），竖直黑色点线表示太阳银心距，蓝色实线表示对银河系中分子云变化趋势的拟合。
据悉，Nature Astronomy是自然出版集团旗下的子刊，致力于发表宇宙起源、恒星形成、星系演化、行星系统等天文学领域的原创研究论文、评论和新闻报道。
