[論文レビュー] 2MASS wide field extinction maps: V. Corona Australis

J. Alves, M. Lombardi+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 13, 2014

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 56被引用数 20

ひとこと要約

本研究では、2MASSサーベイとNicer/Nicestアルゴリズムを用いて、コロナ・オロプス分子複合体の広視野近赤外消光マップを提示する。解像度は3 arcmin、感度は0.02 magに達している。45 pcのfilamentaryな雲が特定され、その質量の2/3がA_K ≈ 0.15 mag未満に位置し、この領域ではPDFが主にノイズによって支配されている。この閾値を超える分子成分は、指数–3のパワーロウに最もよく適合し、標準的な対数正規モデルに挑戦する。

ABSTRACT

We present a near-infrared extinction map of a large region ($\sim$870 deg$^2$) covering the isolated Corona Australis complex of molecular clouds. We reach a 1-$σ$ error of 0.02 mag in the K-band extinction with a resolution of 3 arcmin over the entire map. We find that the Corona Australis cloud is about three times as large as revealed by previous CO and dust emission surveys. The cloud consists of a 45 pc long complex of filamentary structure from the well known star forming Western-end (the head, $N \geq10^{23}$ cm$^{-2}$) to the diffuse Eastern-end the tail, ($N \leq10^{21}$ cm$^{-2}$). Remarkably, about two thirds of the complex both in size and mass lie beneath A$_V\sim1$ mag. We find that the PDF of the cloud cannot be described by a single log-normal function. Similar to prior studies, we found a significant excess at high column densities, but a log-normal + power-law tail fit does not work well at low column densities. We show that at low column densities near the peak of the observed PDF, both the amplitude and shape of the PDF are dominated by noise in the extinction measurements making it impractical to derive the intrinsic cloud PDF below A$_K

研究の動機と目的

• 近赤外星の消光を用いて、コロナ・オロプス分子複合体の高動的範囲・広視野の消光マップを作成すること。
• 雲の大型スケール構造と面密度分布、特にその広がりのある外縁領域を特徴づけること。
• 面密度の固有確率密度関数（PDF）を評価し、それが対数正規分布かパワーロウ分布に従うかを特定すること。
• 低面密度領域における測定ノイズが、真のPDFを導出する際に及ぼす制限を調査すること。
• 特に孤立系において、散らばり・低面密度なエンベロープが雲の質量および構造的予算に果たす役割を評価すること。

提案手法

• 1070万個の2MASS星を用いて、Nicer（Near-Infrared Color Excess Revisited）およびNicest（改善版Nicer）アルゴリズムを適用し、約870 deg²の領域でKバンド消光を導出する。
• 多バンド星の色超過技術を用いて消光を推定し、前方の星の混入と背景の不均一性を補正する。
• 3 arcmin解像度のピクセルベースの手法を採用し、高面密度領域における希釈な星のサンプリングによるバイアスを最小限に抑える。
• 対数正規関数とパワーロウ関数の両方を用いて面密度PDFをモデル化し、適合度を評価するためにハイブリッドモデル（対数正規＋パワーロウ）も検討する。
• 低面密度領域におけるPDFのノイズ寄与を、観測されたPDFの形状と振幅を統計的不確実性（1-σ ≈ 0.02 mag）と比較することで定量化する。
• Nicest手法を用いて、高密度領域におけるサブピクセルの不均一性と消光バイアスを補正し、高面密度領域での精度を向上させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コロナ・オロプス分子雲の真の広がりと質量分布、特にその散らばりのある外縁領域は何か？
• RQ2 コロナ・オロプス雲の面密度PDFが単一の対数正規分布からどれほど逸脱しているか。これはその形成および進化に何を示唆するか？
• RQ3 低面密度領域（A_K < 0.15 mag）における観測されたPDFが、真の雲構造ではなく測定ノイズによって形作られている程度はどの程度か？
• RQ4 雲の分子成分（A_K > 0.15 mag）は、パワーロウか広がりのある対数正規PDFのどちらによってよりよく記述できるか？
• RQ5 雲の質量および構造的予算における散らばり・低面密度エンベロープの意義は何か。また、それはどのように形成されるのだろうか？

主な発見

• コロナ・オロプス複合体は約870 deg²に広がり、曲がったfilamentary構造を示し、45 pcにわたる。星形成が活発な西端（頭部）ではA_K > 5 magに達し、東端（尾部）ではA_K ~ 0.05 magまで延びている。
• 雲の質量のおよそ65%がA_V ≈ 1 mag未満に位置しており、これはCOやダスト放射サーベイでは以前に検出されていなかった、顕著な低面密度物質の貯留を示している。
• 観測された面密度PDFは単一の対数正規関数ではうまく説明できない。むしろ、高面密度領域に顕著な過剰が見られる。
• A_K ≈ 0.15 mag未満では、PDFの振幅と形状が測定ノイズ（1-σ ≈ 0.02 mag）によって支配されており、この領域では真の雲PDFを推定することは現実的ではない。
• A_K ≈ 0.15 magを超える領域では、分子成分のPDFは指数–3のパワーロウに最もよく適合するが、非常に低い面密度でピークを形成する広がりのある低振幅の対数正規PDFの尾部として解釈することも可能である。
• 東端の散らばり領域は、おそらく原子性または遷移状態の物質であると考えられ、コロナ・オロプスは孤立した雲における原子性から分子性への遷移およびフィードバック過程を研究するためのユニークな実験的ラボラトリーである可能性がある。