مُلَخَّصُ
نُقَدِّمُ ملاحظاتٍ متعددةَ الخطوط على انبعاث CO (\(J=1–0\)) باتجاه السحابة المظلمة L914 القريبة من منطقة Cygnus X، باستخدام تلسكوب المليمترية بقطر 13.7 مترًا في مرصد Purple Mountain (PMO). تكشف هذه الملاحظات عن خيطٍ طويل في السحابة بطولٍ زاوي يقارب \(\sim3\fdg6\)، ما يعادل نحو 50 pc عند المسافة المقدرة بـ \(\sim760\) pc. علاوةً على ذلك، اكتُشفت مجموعتان من الخيوط الشعيرية في منطقتين فرعيتين داخل السحابة، ترتبط كلٌّ منهما بالحافة الكثيفة للخيط. وتُظهر هذه الخيوط نمطًا شبه دوريٍّ في كل من خرائط شدة CO ومخططات السرعة-الموضع. كما يعرض اثنان منها تدرجات سرعة متزايدة وتشتتات تتجه نحو الحافة الكثيفة، وهو ما يمكن تفسيره على أنه تدفقات انسيابية ناجمة عن الجاذبية. استنادًا إلى بيانات استقطاب الغبار عند 353 GHz من Planck، وجدنا أن هذه الخيوط محاذية بشكل جيد مع خطوط المجال المغناطيسي. وعلاوةً على ذلك، يتعامد كل من الخيوط والمجالات المغناطيسية على الحافة الكثيفة، مكوِّنَين بنيةً ثنائيةَ الأقطاب. باستخدام الطريقة الكلاسيكية، قدّرنا قوة المجال المغناطيسي وقيّمنا الأهمية النسبية للجاذبية والاضطراب والمجال المغناطيسي، ووجدنا أن سحابة L914 ممغنطة بقوة. وتشير نتائجنا إلى أن المجالات المغناطيسية تلعب دورًا محورياً في تشكيل الهياكل الخيطية من خلال توجيه المواد على طول الخيوط نحو الحافة الكثيفة. كما تُظهر المقارنة بين الملاحظات والمحاكاة أن هذه الخيوط قد تكون ناتجة عن ديناميكا مغناطيسية هيدروديناميكية (MHD).
مُقَدِّمَة
لَقَد كَشَفَت الدِراساتِ مُتَعَدِّدَةِ الأَطْياف عَن عُمومِيَّة الهَياكِل الخَيْطِيَّة في السُحُب الجُزَيْئِيَّة (أَنْظُر، عَلَى سَبِيل المِثال، (Schneider1979, Molinari2010, Schuller2017, Yuan2021)). تُشِير مُلاحَظات Herschel إِلَى أَنَّ الأَلْياف تَلْعَب دَوْراً هامّاً في رَبْط السُحُب الجُزَيْئِيَّة بِتَكْوِين النُجُوم (Andre2014). وَمَعَ ذٰلِكَ، فَإِنَّ الآلِيَّات الفِيزْيائِيَّة المُتَعَلِّقَة بِتَكْوِين وَتَطَوُّر الأَلْياف مُعَقَّدَة. تَفاعُل الجاذِبِيَّة والاِضْطِراب والضَغْط الحَرارِي والمَجال المَغْناطِيسِيّ وأَهَمِّيَّتِها النِسْبِيَّة لا تَزال مَوْضُوع نِقاش (أَنْظُر، عَلَى سَبِيل المِثال، (Inutsuka1992, Padoan2001, Hennebelle2013, Gomez2014)).
قَد تُساعِدنا الخُطُوط المُنَظَّمَة عَلَى نِطاق واسِع في فَهْم العَمَلِيّات الفِيزْيائِيَّة الَّتِي تُؤَدِّي إِلَى تَكْوِين الهَياكِل الخَيْطِيَّة (أَنْظُر المُراجَعات في (Hacar2023) وَ (Pineda2023)). تَمَّ التَعَرُّف عَلَى الخُطُوط لأَوَّل مَرَّة بِواسِطَة Goldsmith2008، الَّذِي اِكْتَشَف سِلْسِلَة مِن الهَياكِل الشَبِيهَة بِالشَعْر مَع خَرِيطَة دِينامِيكِيَّة واسِعَة لِـ CO في مِنْطَقَة الثَوْر. كَشَفَت قِياسات الاِسْتِقْطاب أَنَّ هٰذِهِ الخُطُوط متوافقة جَيِّداً مَع المَجال المَغْناطِيسِيّ المُتَوَقَّع. وَجَدَت المُلاحَظات اللاحِقَة لِـ Herschel في نَفْس المِنْطَقَة الخُطُوط العَمُودِيَّة المُتَّصِلَة بِقِمَّة خَيْط B211 وَأَدَّت إِلَى الرَأْي بِأَنَّ الخَيْط يَكْتَسِب المَواد مِن خِلال الخُطُوط (Palmeirim2013, Shimajiri2019). كَما تَمَّ اِكْتِشاف الخُطُوط الجُزَيْئِيَّة في سَحْب موسكا (Cox2016)، L1642 (Malinen2014, Malinen2016) وَالدُبّ الأَصْغَر (Panopoulou2016)، وَغَيْرها.
بِالإِضافَة إِلَى السُحُب الجُزَيْئِيَّة، تُلاحَظ الخُطُوط أَيْضاً في الوَسَط الذَرِّي المُنْتَشِر (عَلَى سَبِيل المِثال، (McClure2006, Tritsis2019)). تُلاحَظ هٰذِهِ الهَياكِل عَلَى أَنَّها مُنَظَّمَة، شِبْه دَوْرِيَّة ومتوافقة جَيِّداً مَع المَجال المَغْناطِيسِيّ في مُسْتَوَى السَماء (عَلَى سَبِيل المِثال، (Heyer2008, Heyer2016, Panopoulou2016, Soler2019)). مَع هٰذِهِ المِيزات اللافِتَة، مِن الطَبِيعِي التَكَهُّن بِأَنَّ هَياكِل الخُطُوط هِيَ نَتِيجَة تَدَفُّق المَواد عَلَى طُول خُطُوط المَجال المَغْناطِيسِيّ (Goldsmith2008, Palmeirim2013). يُشِير تَحْلِيل حُقُول السُرْعَة وَآثار الخُطُوط في الثَوْر إِمّا إِلَى عَدَم اِسْتِقْرار كَلْفِن-هلمهولتز أَو مَوْجَة المغنطونية الهيدروديناميكية كَأَصْل لِخُطُوط الثَوْر (Heyer2016). بَدِيلاً عَن ذٰلِكَ، اِقْتَرَح Chen2017 أَنَّ الخُطُوط هِيَ تَمَوُّجات الأَلْواح الناتِجة عَن عَدَم اِسْتِقْرار القِشْرَة الرَقِيقَة. وَمَعَ ذٰلِكَ، بِسَبَب العَيِّنَة الصَغِيرَة جِدّاً مِن الخُطُوط المُلاحَظَة، لا يَزال مِن الصَعْب وَضْع قُيُود قَوِيَّة عَلَى النَماذِج النَظَرِيَّة والمُحاكاة. لِذٰلِكَ، مِن المُهِم البَحْث عَن المَزِيد مِن الخُطُوط المُرْتَبِطَة بِالخُطُوط، مِن أَجْل فَهْم أَفْضَل لآلِيَّة تَكْوِين الخُطُوط.
السَحابَة L914 هِيَ سَدِيم مُظْلِم تَمَّ إِدْراجه لأَوَّل مَرَّة في Lynds1962. تَمَّ تَغْطِيَتُها بِمَسْح \(\rm ^{13}CO\) بِاِسْتِخْدامِ تِلِسْكُوبَيْنِ ميليمترِيَّيْن بِقُطْر \(\rm 4~m\) في جامِعَة ناغويا (Dobashi1994). في مُلاحَظات \(\rm ^{13}\)CO، أَظْهَرَت السَحابَة L914 هَيْكَلاً مُمْتَدّاً بِشَكْل عام. في هٰذا العَمَل، نُقَدِّم مُلاحَظات CO بِدِقَّة أَعْلَى نَحو سَحابة L914، كَجُزْء مِن مَشْرُوع رَسْم خَرائِط مَجَرَّة دَرْب التَبّانَة (MWISP)1، وَهُوَ مَسْح مُتَعَدِّد الخُطُوط لِـ CO \((J = 1-0)\) غَيْر مُتَحَيِّز نَحو الطائِرَة المَجَرِيَّة الشَمالِيَّة بِاِسْتِخْدام تِلِسْكُوب المِلِيمِتر 13.7m في المِرْصَد الجَبَلِي الأُرْجُوانِي (PMO; (Su2019, Sun2021)). بِالإِضافَة إِلَى ذٰلِكَ، تُسْتَخْدَم أَيْضاً بَيانات اِسْتِقْطاب الغُبار من \(Planck\). يَتِمّ تَقْدِيم المُلاحَظات وتَقْلِيل البَيانات في القِسْم 2. في القِسْم 3، نُقَدِّم نَتائِج المُلاحَظات ونُبْلِغ عَن اِكْتِشاف خَيْط طَوِيل مُرْتَبِط بِخُطُوط متوافقة مَغْناطِيسِيّاً. في القِسْم 4، نُقَيِّم التَوازُن بَيْن المَجال المَغْناطِيسِيّ، والاِضْطِراب، والجاذِبِيَّة في سَحابة L914 ونُناقِش الآلِيَّات المُحْتَمَلَة المُشارِكة في تَكْوِين الهَياكِل الخَيْطِيَّة، بِالإِضافَة إِلَى الخُطُوط المُنْتَشِرَة. يَتِمّ تَلْخِيص الاِسْتِنْتاجات الرَئِيسِيَّة في القِسْم 5.
المُلاحَظات
مُلاحَظات PMO 13.7m للـ CO
تُغَطِّي مُلاحَظات CO نَحو سَحابة L914 مِنْطَقَة ضِمْن \(81^\circ \leq l \leq 84^\circ\) وَ\(-3^\circ \leq b \leq -1^\circ\). أُجْرِيَت المُلاحَظات بِاِسْتِخْدام تِلِسْكُوب المِلِيمِتر PMO 13.7m المَوْجُود في ديلينغها، الصِين، مِن مارس 2012 إِلَى مايو 2018. اِسْتُخْدِم جِهاز اِسْتِقْبال الطَيْف الفائِق التَوْصِيل (SSAR؛ (Shan2012)) كَجِهاز أَمامِي، وَتَمَّت مُلاحَظَة خُطُوط الاِنْبِعاث \(\mathrm{^{12}CO}\)، \(\mathrm{^{13}CO}\)، وَ\(\mathrm{C^{18}O}\) \((J = 1-0)\) في وَضْع فَصْل الجانِبَيْن. يَحْتَوِي الجانِب العَلْوِي (USB) عَلَى خَط \(\mathrm{^{12}CO}\) وَالجانِب السُفْلِي (LSB) يَحْتَوِي عَلَى خُطُوط \(\mathrm{^{13}CO}\) وَ\(\mathrm{C^{18}O}\). كان عَرْض الشُعاع نِصْف القُوَّة (HPBW) \(\sim55''\) عِند \(\mathrm{110~GHz}\) وَ\(\sim52''\) عِند \(\mathrm{115~GHz}\). كانت دَرَجَة حَرارَة النِظام النَمُوذَجِيَّة \(\sim 275~\mathrm{K}\) لـ \(\mathrm{^{12}CO}\) وَ\(\sim 155~\mathrm{K}\) لـ \(\mathrm{^{13}CO}\) وَ\(\mathrm{C^{18}O}\). اِسْتُخْدِم مِطْياف تَحْوِيل فَوْرِيَّي السَرِيع (FFTS) كَجِهاز خَلْفِي، وَالَّذِي يَمْتَلِك عَرْض نِطاق إِجْمالِي \(\mathrm{1~GHz}\) وَيَحْتَوِي عَلَى 16384 قَناة. كانت دِقَّة السُرْعَة المُقابِلَة \(\mathrm{0.16~km~s^{-1}}\) لَخَط \(\mathrm{^{12}CO}\) وَ\(\mathrm{0.17~km~s^{-1}}\) لِخُطُوط \(\mathrm{^{13}CO}\) وَ\(\mathrm{C^{18}O}\) عَلَى التَوالِي. تَمَّ تَقْسِيم المِنْطَقَة المُراقَبَة إِلَى خَلايا فَرْدِيَّة \(\mathrm{30'} \times \mathrm{30'}\). تَمَّت مُراقَبَة كُل خَلِيَّة في وَضْع OTF بِمُعَدَّل مَسْح 50 في الثانِيَة وَزَمَن تَفْرِيغ \(\mathrm{0.3~s}\). كان الفاصِل الزَمَنِي لِلمَسْح 15 (\(\mathrm{50''~s^{-1}} \times 0.3~\mathrm{s}\)). لِتَقْلِيل تَأْثِيرات المَسْح، تَمَّ رَسْم خَرِيطَة لِكُل خَلِيَّة عَلَى طُول خُطُوط الطُول وَالعِرْض الجلكتيكي.
تَمَّ مَعايَرَة دَرَجَة حَرارَة الهَوائِي (\(T_{\rm A}\)) بِاِسْتِخْدام طَرِيقَة عَجَلَة القِطَع القِياسِيَّة (Ulich1976). تَمَّ اِسْتِنْتاج دَرَجَة حَرارَة الشُعاع الرَئِيسِي (\(T_{\rm mb}\)) مِن دَرَجَة حَرارَة الهَوائِي (\(T_{\rm A}\)) بِاِسْتِخْدام المُعادَلَة \(T_{\rm mb} = T_{\rm A}/B_{\rm eff}\)، حَيْثُ كانت كَفاءات الشُعاع الرَئِيسِي (\(B_{\rm eff}\)) تَقْرِيباً 44% للـ USB وَ48% للـ LSB خِلال المُلاحَظات. تَمَّ تَقْدِير أَخْطاء المُعايَرَة بِأَنَّها ضِمْن 10%.
تَمَّ تَقْلِيل البَيانات الأَوَّلِيَّة بِواسِطَة مَجْمُوعَة عَمَل MWISP بِاِسْتِخْدام بَرْنامَج GILDAS2 وَأَدوات مُطَوَّرَة ذاتِيّاً. بَعْد القَضاء عَلَى البَيانات غَيْر الطَبِيعِيَّة، قُمْنا بِفُسَيْفِساء مُكَعَّبات البَيانات (\(\mathrm{30'} \times \mathrm{30'}\) FITS) لِمَناطِق السَحاب وَأَعَدْنا تَشْكِيل الخَرائِط إِلَى \(\mathrm{30''} \times \mathrm{30''}\). كان مُسْتَوَى الضَوْضاء النَمُوذَجِي أَقَل مِن \(\sim0.5~\mathrm{K}\) لـ \(\mathrm{^{12}CO}\) بِعَرْض قَناة \(\mathrm{0.16~km~s^{-1}}\)، وَ\(\sim0.3~\mathrm{K}\) لـ \(\mathrm{^{13}CO}\) وَ\(\mathrm{C^{18}O}\) بِعَرْض قَناة \(\mathrm{0.17~km~s^{-1}}\). جَمِيع السُرْعات المَذْكُورة في هٰذا العَمَل نِسْبِيَّة لِلمِعْيار المَحَلِّي لِلراحَة (LSR).
مُلاحَظَة \(Planck\) عِند \(353~\mathrm{GHz}\)
لِدِراسَة المَجال المَغْناطِيسِيّ لِسَحابة L914، اِسْتَرْجَعْنا بَيانات اِسْتِقْطاب الغُبار مِن أَرْشِيف \(Planck\) الدائِم3. قام مَسْح \(Planck\) الشامِل لِلسَماء (Planck2011) بِمُراقَبَة الاِسْتِقْطاب الخَطِّي في سَبْعَة أَطْياف مِن 30 إِلَى \(\mathrm{353~GHz}\)، وَكان الطَيْف \(\mathrm{353~GHz}\) الأَكْثَر حَسّاسِيَّة لِكَشْف اِسْتِقْطاب الغُبار (Planck2015). بِالإِضافَة إِلَى ذٰلِكَ، لا تُساهِم الخَلْفِيَّة الكَوْنِيَّة الميكروية (CMB) بِشَكْل مَلْحُوظ في الاِنْبِعاث المستقطب في هٰذا الطَيْف عِند مُراقَبَة السُحُب الجُزَيْئِيَّة (Soler2019). لِذٰلِكَ، تَمَّ اِسْتِخْدام بَيانات اِسْتِقْطاب الأَشِعَّة تَحْت الحَمْراء القَرِيبَة مِن \(Planck\) \(\mathrm{353~GHz}\) في هٰذا العَمَل لِتَتَبُّع المَجالات المَغْناطِيسِيَّة. الخَرائِط الأَصْلِيَّة لَها دِقَّة \(4.8'\) بِتَنْسِيق HEALPIX4 مَع تَبْيِيض بِكَسَل عِند \(N_{\mathrm{side}}\) = 2048، وَالَّذِي يُوافِق حَجْم البكسل \(1.7'\). قُمْنا بِتَنْعِيم الخَرائِط إِلَى \(10'\) لِزِيادَة نِسْبَة الإِشارَة إِلَى الضَوْضاء (S/N) لِلمَناطِق المُمْتَدَّة، كَما اِقْتَرَح (Planck_2016). يَتِمّ حِساب زاوِيَة مَوْضِع الاِسْتِقْطاب (PA) بِالمعادلة \[ \theta_{\rm PA} = -\frac{1}{2} \arctan\left(\frac{U}{Q}\right), \] حَيْثُ يُعْطَى \(\theta_{\rm PA}\) وِفْقاً لِاِتِّفاقِيَّة IAU، أَي \(\theta_{\rm PA}=0^\circ\) يُشِير إِلَى الشَمال وَيَزْداد \(\theta_{\rm PA}\) عَكْس اِتِّجاه عَقارِب الساعَة. يَكُون تَوَجُّه المَجال المَغْناطِيسِيّ عَمُودِيّاً عَلَى زاوِيَة المَوْضِع، \(\theta_{\rm B} = \theta_{\rm PA} - \frac{\pi}{2}\).