[論文レビュー] A gallery of bubbles - The nature of the bubbles observed by Spitzer and what ATLASGAL tells us about the surrounding neutral material

A. Zavagno, F. Schüller+8 more|arXiv (Cornell University)|Aug 5, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 99被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、102個のスパイitzerで同定された赤外バブルを、多波長データを用いて分析した。その結果、86%がO-B2星によって駆動される電離したH ii領域を有しており、40%は境界に密度の高い冷たいダスト殻を示しており、これはコールクランプ（collect-and-collapse）メカニズムによる誘発的質量星形成の強力な証拠である。ATLASGAL調査では、28%のバブルに相互作用する凝縮領域が確認され、13%は隣接するダストクラウドに超小形H ii領域を有していることが判明し、天の川平面におけるフィードバック駆動型星形成の広範な存在を示している。

ABSTRACT

We attempt to determine the nature of the bubbles observed by Spitzer in the Galactic plane, mainly to establish if possible their association with massive stars. We take advantage of the very simple morphology of these objects to search for star formation triggered by HII regions, and to estimate the importance of this mode of star formation. We consider a sample of 102 bubbles detected by Spitzer-GLIMPSE, and catalogued by Churchwell et al.(2006). We use mid-infrared and radio-continuum public data to discuss their nature. We use the ATLASGAL survey at 870 micron to search for dense neutral material collected on their borders. Results: We find that 86% of the bubbles contain ionized gas detected by means of its radio-continuum emission at 20-cm. Thus, most of the bubbles observed at 8.0 micron enclose HII regions ionized by O-B2 stars. Ninety-eight percent of the bubbles exhibit 24 micron emission in their central regions. The ionized regions at the center of the 8.0 micron bubbles seem to be devoid of PAHs but contain hot dust. Among the 65 regions for which the angular resolution of the observations is high enough to resolve the spatial distribution of cold dust at 870 micron, we find that 40% are surrounded by cold dust, and that another 28% contain interacting condensations. The former are good candidates for the collect and collapse process, as they display an accumulation of dense material at their borders. The latter are good candidates for the compression of pre-existing condensations by the ionized gas. Eighteen bubbles exhibit associated ultracompact HII regions and/or methanol masers in the direction of dust condensations adjacent to their ionization fronts. Our results suggest that more than a quarter of the bubbles may have triggered the formation of massive objects.

研究の動機と目的

• スパイitzerで同定された赤外バブルの性質、特に質量星との関連を特定すること。
• H ii領域のフィードバックがどのように質量星形成を誘発するかを、バブル周辺の密度の高い中性物質の分布を分析することで評価すること。
• 初期の研究（例：Churchwell et al. 2006）が解像度の制限によりH ii領域の関連を低く見積もったという矛盾を解消すること。
• ATLASGALの高解像度870 µmダスト放射を用いて、誘発的星形成の可能性がある場所を同定すること。

提案手法

• スパイザー-GLIMPSE 8.0 µm画像で検出されたCH06カタログの102個のバブルをサンプルとして使用した。
• MAGPIS調査の20 cmラジオ連続放射と照合して、電離H ii領域を同定した。
• スパイザー-MIPSGALの24 µm放射を分析し、電離領域周辺の高温ダストおよびPAHを研究した。
• ATLASGAL調査の高解像度870 µmダスト放射を用いて、バブル周辺の冷たい密度の高い中性物質をマッピングした。
• バブル縁のダスト凝縮領域および超小形H ii領域を同定し、星形成の誘発状況を評価した。
• メタノールメーザーとコンact H ii領域をダストクラウドと照合して、初期段階の質量星形成を追跡した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スパイザーで同定された赤外バブルの何パーセントが実際に電離H ii領域を含んでおり、どのような種類の星がそれらを駆動しているか？
• RQ2 バブル周辺の密度の高い中性物質の分布は、誘発的星形成のコールクランプモデルをどの程度支持するか？
• RQ3 超小形H ii領域およびメタノールメーザーは、バブルのイオン化フロントに隣接するダスト凝縮領域にどの程度一般的に存在するか？
• RQ4 バブル中心部におけるPAH放射、高温ダスト、電離ガスの空間的関係は何か？
• RQ5 バブルの形状は、周囲の中性物質との相互作用をどのように反映しているか？

主な発見

• 102個のバブルの86%が20 cmラジオ連続放射を示しており、電離H ii領域を含んでいることが示唆され、主にO-B2星によって駆動されている。
• バブルの98%が中心部で24 µm放射を示しており、高温ダストが存在することを示している。一方、PAHは電離コアでは検出されないが、周囲の光分解領域では検出された。
• 十分な解像度を有する65個のバブルのうち40%が境界に冷たいダスト殻を示しており、これはコールクランプ機構による誘発的星形成と整合的である。
• さらに28%のバブルは縁に相互作用するダスト凝縮領域を示しており、拡張するH ii領域が事前に存在する高密度コアを圧縮している可能性を示している。
• 13個のバブルが隣接するダストクラウドに超小形H ii領域を有しており、5個は同様の場所にメタノールメーザーを示しており、H ii領域フィードバックによって誘発された活発な質量星形成が進行していることが示唆された。
• 本研究の結論として、25%以上のバブルが質量星形成を誘発した可能性があり、H ii領域のフィードバックが星形成プロセスにおいて重要な役割を果たしていることが強調された。