[論文レビュー] A new view of the giant molecular cloud M16 (Eagle Nebula) in 12CO J=1-0 and 2-1 transitions with NANTEN2

Atsushi Nishimura, Jean C Costes+12 more|arXiv (Cornell University)|Jun 19, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 2被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、NANTEN2によるCO（J=1-0およびJ=2-1）観測から、天の川銀河平面から垂直に35 pcにわたり延びる1.3×10⁵ M☉の巨大分子雲（GMC）がM16（エーゲル星雲）に存在することを明らかにした。著者らは、約10 km s⁻¹の相対速度で青シフトおよびレッドシフトの速度成分が衝突したことで、M16およびN19におけるO型星形成が引き起こされたと提唱しており、イオン化空洞と補完的なガス分布がこのシナリオを裏付けている。

ABSTRACT

M16, the Eagle Nebula, is an outstanding HII region where extensive high-mass star formation is taking place in the Sagittarius Arm, and hosts the remarkable "pillars" observed with HST. We made new CO observations of the region in the 12CO J=1--0 and J=2--1 transitions with NANTEN2. These observations revealed for the first time that a giant molecular cloud of $\sim 1.3 imes 10^5$ \Msun \ is associated with M16, which is elongated vertically to the Galactic plane over 35 pc at a distance of 1.8 kpc. We found a cavity of the molecular gas of $\sim 10$ pc diameter toward the heart of M16 at \lbeq (16.95\degree, 0.85\degree), where more than 10 O-type stars and $\sim 400$ stars are associated, in addition to a close-by molecular cavity toward a Spitzer bubble N19 at \lbeq (17.06\degree, 1.0\degree). We found three velocity components which show spatially complementary distribution in the entire M16 giant molecular cloud (GMC) including NGC6611 and N19, suggesting collisional interaction between them. Based on the above results we frame a hypothesis that collision between the red-shifted and blue-shifted components at a relative of $\sim 10$ \kms \ triggered formation of the O-type stars in the M16 GMC in the last 1-2 Myr. The collision is two fold in the sense that one of the collisional interactions is major toward the M16 cluster and the other toward N19 with a RCW120 type, the former triggered most of the O star formation with almost full ionization of the parent gas, and the latter an O star formation in N19.

研究の動機と目的

• 高分解能CO線観測を用いて、M16巨大分子雲（GMC）の分子ガス構造と運動学的性質をマッピングすること。
• M16および関連領域における分子ガス成分間の力学的相互作用と、大質量星形成との関係を調査すること。
• 雲同士の衝突がM16およびスパッツァーのバブルN19におけるO型星形成を引き起こしたという仮説を検証すること。
• GMCの質量、サイズ、運動学的構造を特定し、大質量星形成におけるその役割を評価すること。
• O型星からのイオン化が周囲の分子ガスに与える影響、特に空洞形成とガスの枯渇を検討すること。

提案手法

• Nobeyama電波観測所に設置されたNANTEN2電波望遠鏡を用いて、M16およびN19における大規模なCO J=1–0およびJ=2–1線観測を実施した。
• M16 GMCにおける分子ガスの空間的・速度的分布をマッピングし、3つの明確な速度成分（14.8–18.8 km s⁻¹（青シフト）、22.8–28.8 km s⁻¹（メイン）、28.8–30.8 km s⁻¹（レッドシフト））を同定した。
• ¹²CO J=1–0線放射のX_CO係数を適用してGMCの全質量を推定し、1.3×10⁵ M☉の値が得られた。
• 速度成分間の空間的補完性を分析することで、特に青シフトおよびレッドシフトガス間の力学的相互作用を推定した。
• M16コアおよびN19に向けて分子線の強度低下領域を同定し、O型星からのUV放射によるイオン化空洞と解釈した。
• ガス成分と星団の運動学的・空間的相関を用いて、星形成の衝突誘発メカニズムを推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M16に関連する巨大分子雲の空間的・運動学的構造は何か？
• RQ2 M16における分子ガスの速度成分どうしが空間的にどのように相関しているか。これは力学的相互作用に何を示唆するか？
• RQ3 雲同士の衝突がM16およびN19におけるO型星形成を引き起こす役割を果たしているか？
• RQ4 NGC6611に存在する11個のO型星によって、M16の分子ガスはどの程度イオン化されているか？
• RQ5 観測されたイオン化空洞およびピラール構造は、大質量星形成のタイミングとメカニズムとどのように関係しているか？

主な発見

• M16 GMCは銀河経度および銀緯方向に20 pc × 35 pcに広がっており、¹²CO J=1–0線放射から導かれた全質量は1.3×10⁵ M☉である。
• 3つの明確な速度成分が同定された：青シフト成分（14.8–18.8 km s⁻¹）、メイン成分（22.8–28.8 km s⁻¹）、レッドシフト成分（28.8–30.8 km s⁻¹）。メイン成分とレッドシフト成分は空間的に補完的分布を示している。
• M16コア（l, b）=（16.95°, 0.85°）付近に直径約10 pcの分子空洞が観測され、NGC6611に存在する11個のO型星によるイオン化と整合的である。
• SpitzerバブルN19（l, b）=（17.06°, 1.0°）付近にも第二の空洞が確認され、O9型星と関連しており、進行中のがんばりのないイオン化を示唆している。
• 青シフトおよびレッドシフト成分は、GMC全体にわたり空間的に補完的であるため、約10 km s⁻¹の相対速度で衝突する相互作用が生じていると示唆される。
• 衝突時間スケールは約3×10⁵ yrと推定され、M16におけるO型星形成の年齢（約1–2 Myr）と整合的であり、衝突誘発仮説を支持する。