[論文レビュー] An unbiased search for the signatures of protostars in the rho Ophiuchi Molecular Cloud. II. Millimetre continuum observations

Thomas Stanke, M. D. Smith+2 more|ArXiv.org|Nov 2, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 81

ひとこと要約

本研究は、ρ Ophiuchi分子雲における偏りのない1.2 mm連続スペクトルサーベイを提示し、星なしコアや原始星を含む136個のダスト源を検出。コア質量関数（CMF）は星形成初期質量関数（IMF）に類似しているが、質量で2倍のシフトが見られ、領域間で顕著な変化は認められない。これは、断続的で階層的な環境下での乱流駆動型コア形成を支持するもので、コアの方向は等方的であるが、コア対の間ではNW-SE方向に好まれた整列が見られる。

ABSTRACT

We have performed a 1 square degree 1.2mm dust continuum survey in the rho Oph molecular cloud. We detect a number of previously unknown sources, ranging from extended cores over compact, starless cores to envelopes surrounding young stellar objects of Class 0, Class I, and Class II type. We analyse the mass distribution, spatial distribution and the potential equilibrium of the cores. For the inner regions, the survey results are consistent with the findings of previous narrower surveys. The core mass function resembles the stellar initial mass function, with the core mass function shifted by a factor of two to higher masses (for the chosen opacity and temperature). In addition, we find no statistical variation in the core mass function between the crowded inner regions and those in more isolated fields except for the absence of the most massive cores in the extended cloud. The inner region contains compacter cores. This is interpreted as due to a medium of higher mean pressure although strong pressure variations are evident in each region. The cores display a hierarchical spatial distribution with no preferred separation scale length. However, the frequency distribution of nearest neighbours displays two peaks, one of which at 5000AU can be the result of core fragmentation. The orientations of the major axes of cores are consistent with an isotropic distribution. In contrast, the relative orientations of core pairs are preferentially in the NW-SE direction on all separation scales. These results are consistent with core production and evolution in a turbulent environment. We report a new low-mass Class 0 object and its CO outflow.

研究の動機と目的

• 先行の狭域サーベイによる選択バイアスを避けるために、ρ Ophiuchi分子雲における1.2 mmでのダスト連続スペクトル源の偏りのない広域サーベイを実施すること。
• 密なコアの質量分布、空間的分布、力学的状態（平衡状態やバーリンパラメータを含む）を特徴づけること。
• 密なコアの性質、特に質量関数や空間的クラスタリングが、密集した内側領域とより孤立した外側領域でどのように異なるかを調査すること。
• 新しい原始星候補を同定し、特に低質量のClass 0対象に注目してその噴流を研究すること。
• ミリ波連続スペクトルの性質と赤外線・分子噴流データを結びつけることで、星形成モデルを制約すること。

提案手法

• 欧州南天天文台を用いて、広域（4,600平方弧分）の1.2 mm連続スペクトルサーベイを実施し、解像度は約24弧秒（125 pcの距離で約3,500 AUに相当）を達成した。
• ダストの1.2 mm放射を用いて、ダスト指数β = 2、ダスト温度10 Kを仮定し、輝度密度と距離からコア質量を推定した。
• 最近接ネイバー統計と方向解析を用いて、コアの空間的分布を分析し、クラスタリング、好まれる分離スケール、整列パターンを検出した。
• コア質量関数（CMF）を星形成初期質量関数（IMF）と比較し、シフトや不連続性の有無を検証し、対数正規分布または累乗則形式との整合性を評価した。
• コアの安定性を評価するため、観測された質量を臨界ボンナー＝エーベルト質量やジーンス質量と比較し、コアサイズと密度推定値を用いた。
• スペクトル線解析とミリ波連続スペクトルピークとの空間的一致を通じて、新しい低質量Class 0候補とその関連CO噴流を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ρ Ophiuchi分子雲におけるコア質量関数（CMF）は、星形成初期質量関数（IMF）に類似しているか。もしそうなら、標準的なダスト吸収率と温度を仮定した場合、質量でどの程度の要因でシフトしているか。
• RQ2 密集した内側領域とより孤立した外側領域との間で、コア質量関数や空間的分布に顕著な差異が認められるか。
• RQ3 乱流がコアの空間的クラスタリング、方向、質量分布の形成に果たす役割は何か。
• RQ4 コアの方向や相対的なペア整列は、形成の優勢な方向や力学的進化を示唆しているか。
• RQ5 観測されたコアの性質は、静穏な収縮ではなく、乱流的で重力不安定な環境によって説明できるか。

主な発見

• ダスト吸収率と温度を標準的と仮定した場合、コア質量関数（CMF）は星形成初期質量関数（IMF）に類似しているが、質量で2倍のシフトが認められる。
• 密集した内側領域と孤立した外側領域との間でCMFに顕著な変化は認められないが、拡張した雲では最も質量の大きなコアが欠落している。
• 内側領域にはよりコンactなコアが多く含まれており、これは平均環境圧力が高いためと解釈されるが、局所的な圧力変動が著しいにもかかわらずである。
• コアの方向は等方的に分布しているが、コアペアの相対的向きには、あらゆる分離スケールでNW-SE方向に好まれた整列が認められ、大規模な非等方性を示している。
• 最近接ネイバー分離の周波数分布には2つのピークがあり、1つは約5,000 AUに位置し、コアの分裂過程を反映している可能性がある。
• 新しい低質量Class 0対象候補が発見され、CO噴流と関連していた。これは、初期段階の星形成が進行中である直接的証拠を示している。