[論文レビュー] 2MASS wide field extinction maps: II. The Ophiuchus and the Lupus cloud complexe

M. Lombardi, C. J. Lada+1 more|ArXiv.org|Sep 22, 2008

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 35被引用数 58

ひとこと要約

本研究では、オphiuchusおよびルピス分子雲複合体の1,672平方度をカバーする高分解能2MASSベースの減光マップを提示する。Nicer手法を用いてKバンドで0.05 magまで低い減光を検出可能とし、空間分解能は3 arcminである。主な発見は、オphiuchusでは、高密度・高減光物質の割合が高く、乱流構造モデルからの顕著なずれを示しており、これが活発な星形成と関連しているのに対し、ルピスでは乱流予測とより一致していることである。

ABSTRACT

We present an extinction map of a ~1,700 deg sq region that encloses the Ophiuchus, the Lupus, and the Pipe dark complexes using 42 million stars from the Two Micron All Sky Survey (2MASS) point source catalog. The use of a robust and optimal near-infrared method to map dust column density (Nicer, described in Lombardi & Alves 2001) allow us to detect extinction as low as A_K = 0.05 mag with a 2-sigma significance, and still to have a resolution of 3 arcmin on our map. We also present a novel, statistically sound method to characterize the small-scale inhomogeneities in molecular clouds. Finally, we investigate the cloud structure function, and show that significant deviations from the results predicted by turbulent models are observed.

研究の動機と目的

• 近赤外光度測定を用いて、オphiuchusおよびルピス分子雲複合体の広域的で高感度の減光マップを作成すること。
• 統計的に堅牢な手法を用いて、分子雲構造内の小スケール非均一性を定量化すること。
• 観測された雲構造関数を理論的乱流モデルと比較し、その妥当性を評価すること。
• この複合体におけるダスト密度、雲形態、星形成活動との関係を調査すること。
• 等減光等高線内の質量分布を推定し、解像度の低い密集核の影響が全質量推定に与える影響を評価すること。

提案手法

• 2MASS点源カタログの4,200万件のJHK光度測定データにNicer（近赤外色過剰再考）手法を適用し、ダスト減光を導出する。
• マルチバンドで最適化された近赤外技術を用い、Kバンドで2-σ検出限界が0.05 mag、空間分解能が3 arcminとなるように減光を推定する。
• 特に密集核におけるピクセル内非均一性を定量化するための新規統計推定器を開発する。
• 構造関数を減光マップに対して計算し、空間相関を分析し、乱流の理論的モデル（She & Leveque, 1994）と比較する。
• 制御領域から導出した「プラトー」減光レベルを差し引くことで、固有の雲構造を隔離し、前方の汚染を回避する。
• 減光マップを用いて等減光等高線内に閉じ込められた累積質量を計算し、解像度の低い密集核の補正を施す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オphiuchusおよびルピス分子雲の空間的構造は、乱流モデルの予測からどの程度ずれているか？
• RQ2 小スケール非均一性（AK > 6–8 mag）が、減光測定値および質量推定値に与える影響は何か？
• RQ3 オphiuchus雲は、大規模な形態がルピスと似ているにもかかわらず、なぜ著しく高い星形成活動を示すのか？
• RQ4 これらの雲の構造関数は、理論的乱流スケーリング則とどの程度一致するか？
• RQ5 高減光領域（AK > 1 mag）における質量分布は、オphiuchus、ルピス、パイプ雲の間でどのように比較されるか？

主な発見

• Nicer手法により、Kバンドで2-σ検出限界が0.05 magに達し、1,672平方度の領域にわたり非常に低い減光構造を検出可能となった。
• オphiuchus雲の構造関数は、両方の雲および乱流モデルと比較して著しく平坦なスケーリング指数を示しており、高密度物質の集中を示している。
• ルピス雲の構造関数は、She & Leveque（1994）の乱流モデルによく適合しており、乱流がその構造を制御し、高密度ガスの形成を抑制している可能性を示唆している。
• AK > 1 mag の領域は、全質量の1%未満を占めており、解像度の低い密集核が全質量推定に顕著にバイアスをかけるとは考えられない。
• オphiuchus雲は、ルピスやパイプネブュラと比較して、高減光（AK > 1.0 mag）の物質の割合が著しく高いことが判明し、活発な内部星形成と整合的である。
• 本研究では、星形成が主に高減光・高密度ガス（AV > 10 mag）で発生しており、これがオphiuchusが生産的な星形成領域であるのに対し、ルピスやパイプネブュラがそれほど活発でない理由を説明している。