在已经获批的国家重点工程FAST项目的《项目建议报告》中,中性氢HI辐射的大尺度巡天被列为最高的科学优先级。本课题为FAST中性氢巡天的前期预研。我们计划首先对世界上现有的中性氢巡天数据进行分析整理研究。这些数据主要包括来自Arecibo 300米望远镜的一系列中性氢巡天观测。我们将通过学习现有的观测手段,为FAST设计出高效率的观测模式及数据处理系统。同时,我们也要找出现有中性氢观测研究的不足之处,使以后能通过FAST的观测研究来获得超越。我们将结合现有的大量多波段巡天数据,探索利用计算机来处理不同波段、不同尺度的数据的方法,并利用这些方法来研究银河系和邻近星系中的星际介质的大尺度结构、分子云的形成及演化。这些研究是迈向最终解决恒星形成和星系演化等重大天体物理问题的关键一步。
galaxy;radio;Interstellar medium;neutral hydrogen;molecular cloud
作为FAST中性氢巡天的前期研究,我们围绕中性氢巡天的主要科学目标和关键科学问题开展了以下几个方面的研究 (1)FAST星系巡天计划的细化与组织首先总结了现有的中性氢观测方法和科学问题, 发表了中性氢观测研究的综述论文。对世界上现有中性氢巡天数据进行分析和整理,并在此基础上确定了FAST早期巡天天区和具体的科学研究目标, 制定了具体的观测计划并初步确定了早期观测的目标源样本。在这些工作的基础上, 课题组成员制定了更大的研究计划, 争取到了科技部973项目——《射电波段的前沿天体物理课题及FAST早期科学研究》的经费支持, 并开始组织中性氢星系巡天科学队伍,与美国和澳大利亚的星系巡天团队建立了合作研究计划。(2)银河系和邻近星系中的星际介质的多波段观测研究 利用国际上最近公开释放的中性氢巡天数据(主要是Arecibo望远镜的巡天数据),结合分子谱线观测,研究了银河系中性氢大尺度结构, 发现了一些中性氢壳层结构,讨论了恒星反馈事件与其周围星际介质的相互作用; 在恒星形成的研究方面,课题组人员利用近红外和亚毫米波的观测数据在JCMT18354S云核中发现了一个正在成长的中大质量的早期原恒星, 并利用多波段数据对其周边的环境进行了详细的分析研究;在研究金牛座分子云中的子结构中,发展了一个新的湍流分析方法——云核速度弥散(CVD)图,并利用此方法分析了云核的动力学性质,发现CVD和云核间投影距离的关系和分子云中的Larson定律相似,表明云核随分子云中的弥散介质运动,恒星形成的反馈作用影响有限。这些结果发表在了国际天文和天体物理期刊ApJ, A&A和MNRAS上。(3)射电望远镜观测技术和数据处理方法的研究 课题组成员与美国康奈尔大学的中性氢星系巡天团队建立了合作关系,获得了大量Arecibo 300米望远镜星系巡天的数据以及相应的数据处理软件, 现在正在此基础上开发FAST自己的星系巡天数据处理系统, 制定了FAST巡天的观测模式和巡天策略, 为FAST巡天做好了技术上的准备。