[論文レビュー] A census of molecular hydrogen outflows and their sources along the Orion A molecular ridge: characteristics and overall distribution

C. J. Davis, D. Froebrich+10 more|ArXiv.org|Dec 19, 2008

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 74被引用数 40

ひとこと要約

本研究は、近赤外線WFCAM画像、スパイクァーの中赤外線光度測定、およびミリメートル波長のダスト連続スペクトルマップを用いて、オリオンA分子リッジに広がる116個の分子状水素（H₂）フレアを包括的に調査した。H₂フレア源は主に分類0/Iの原始星であり、スペクトル指数が平坦または正であることが確認された。また、H₂ジェット段階は原始星段階よりも短く、急速に弱まることが示され、原始星が主系列星に進化する前に、動的寿命が短いフレア段階が存在することが示唆された。

ABSTRACT

We present wide-field near-IR images of Orion A. K and H2 1-0S(1) images of a contiguous 8 sqr degree region are compared to photometry from Spitzer and dust-continuum maps obtained with MAMBO and SCUBA. We also measure proper motions for H2 features in 33 outflows. We increase the number of known H2 outflows in Orion A to 116. A total of 111 H2 flows were observed with Spitzer; outflow sources are identified for at least 72 of them. The MAMBO 1200 micron maps cover 97 H2 flows; 57 of them are associated with Spitzer sources and dust cores or extended emission. The H2 jets are widely distributed and randomly orientated; the jets do not appear to be orthogonal to large-scale filaments or even to the small-scale cores. Moreover, H2 jet lengths and opening angles are not obviously correlated with indicators of outflow source age - source spectral index or (sub)millimetre core flux. We demonstrate that H2 jet sources are predominantly protostellar with flat or positive spectral indices, rather than disk-excess (or T Tauri) stars. Most protostars in molecular cores drive H2 outflows. However, not all molecular cores are associated with protostars or H2 jets. On statistical grounds, the H2 jet phase may be marginally shorter than the protostellar phase, though must be considerably shorter than the prestellar phase. In terms of their spectral index, H2 jet sources are indistinguishable from protostars. The few true protostars without H2 jets are almost certainly more evolved than their H2-jet-driving counterparts. We also find that protostars that power molecular outflows are no more (nor no less) clustered than protostars that do not. The H2 emission regions in outflows from young stars clearly weaken and fade very quickly, before the source evolves from protostar to pre-main-sequence star.

研究の動機と目的

• オリオンA巨大分子雲全域における分子状水素フレアを同定・特徴づけること。
• 多波長データを用いて、各H₂フレアをその起源となる原始星および関連する分子コアに関連付けること。
• 原始星の進化段階と関連して、H₂フレアの空間的分布、方位、動力学的特性を明らかにすること。
• H₂ジェット段階の持続期間が他の原始星進化段階と比べてどの程度かを評価すること。
• H₂放射が流れの長さ、開口角、源の年齢をどの程度信頼できるトレーサーとして使えるかを評価すること。

提案手法

• WFCAMを用いたUKIRT望遠鏡で、オリオンAの約8平方度にわたる領域をカバーする広視野の近赤外線KバンドおよびH₂ 1-0 S(1)帯域フィルター画像を取得し、H₂フレアをマッピングした。
• スパイクァー宇宙望遠鏡の中赤外線光度測定を用いて原始星およびディスク過剰源を同定し、スペクトルエネルギー分布（SED）の指標としてスペクトル指数αを提供した。
• MAMBOおよびSCUBAによるミリメートル波長のダスト連続スペクトルマップを用いて、密度の高い分子コアをトレースし、フレア源との関連を特定した。
• 33個のフレアでH₂特徴の固有運動を測定し、流れ-源の関連を精緻化し、動的年齢を推定した。
• 最近接（NN）解析を含む統計的解析を実施し、H₂フレア源が他の原始星およびディスク過剰源と比べて空間的にどのようにクラスタリングしているかを比較した。
• 多波長クロス識別および形状的比較を用いて、H₂ジェットを原始星源およびダストコアに結びつけた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オリオンA分子リッジにおける分子状水素フレアの総数と空間的分布は？
• RQ2 H₂フレアはどのように原始星源および密度の高い分子コアに関連しているか？
• RQ3 H₂フレアのパラメータ（長さ、開口角）と、スペクトル指数αや1200 μmコア放射率といった源の年齢指標との関係は？
• RQ4 H₂ジェットは大規模なフィラメントや小規模なコアの整列に対して、特定の方位をとる傾向があるか？
• RQ5 H₂ジェット段階は原始星段階や準主系列星段階と比べてどの程度の期間持続するか？

主な発見

• 本研究ではオリオンAで116個のH₂フレアを同定し、そのうち43個は新規に発見された。これにより、当該領域におけるフレアの既知の数が著しく増加した。
• 観測された111個のH₂フレアのうち72個（65％）は、原始星源と明確に関連づけられ、さらに12個は懸念の関連づけがなされた。これはH₂フレアが主に分類0/Iの原始星によって駆動されていることを確認するものである。
• H₂ジェット源は他の原始星と比べてクラスタリングが顕著でないため、H₂ジェット段階は短時間で終わる、原始星進化の過程で急速に弱まる段階であることが示唆された。
• H₂フレアの長さや開口角と、源のスペクトル指数αや1200 μmコア放射率との間に有意な相関は認められず、H₂放射が動的年齢やフレアサイズのトレーサーとして劣っている可能性を示唆した。
• H₂ジェット段階は原始星段階よりも1桁短い可能性があり、原始星が準主系列星に進化するに従い、H₂放射が急速に弱まることが示唆された。
• 原始星の大部分がH₂フレアを駆動しているにもかかわらず、H₂ジェットを発しない進化した原始星が少数観測された。これは、H₂放射が急速に弱まる短い遷移段階が存在する可能性を示唆している。