[論文レビュー] Cloud Motion and magnetic fields: Four clouds in the Cepheus Flare region

Ekta Sharma, G. Maheswar+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2021

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 97被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、高緯度のセフェウスフラア領域に位置する4つの分子雲複合体（L1147/1158、L1172/1174、L1228、L1251）の運動学的特性と磁場の相互作用を調査する。Gaia EDR3の若年星対象（YSOs）の自己運動を用いて、雲の運動を推定し、Planckの偏光データを組み合わせて磁場の向きを分析する。主な発見は、雲の運動が周囲の磁場から約30°ずれている（L1172/1174を除き約45°）一方で、クラスタの整列には磁場とは明確な相関がないことから、コアの整列を支配するのは局所的な力学的過程であると考えられる。

ABSTRACT

The Cepheus Flare region consists of a group of dark cloud complexes that are currently active in star formation. The aim of this work is to estimate the motion of four clouds, L1147/1158, L1172/1174, L1228 and L1251 located at relatively high Galactic latitude (b $\gt$ 14$^{\circ}$) in the Cepheus Flare region. We study the relationship between the motion of the cloud with respect to the magnetic field and the clump orientations with respect to both the magnetic field and the motion. We estimated the motion of the molecular clouds using the proper motion and the distance estimates of the young stellar objects (YSOs) associated with them using the Gaia EDR3 data. By assuming that the YSOs are associated with the clouds and share the same velocity, the projected direction of motion of the clouds are estimated. We estimated a distance of 371$\pm$22 pc for L1228 and 340$\pm$ 7 pc for L1251 implying that all four complexes are located at almost the same distance. Assuming that both the clouds and YSOs are kinematically coupled, we estimated the projected direction of motion of the clouds using the proper motions of the YSOs. All the clouds in motion are making an offset of $\sim$ 30$^{\circ}$ with respect to the ambient magnetic fields except in L1172/1174 where the offset is $\sim$ 45$^{\circ}$. In L1147/1158, the starless clumps are found to be oriented predominantly parallel to the magnetic fields while prestellar clumps show random distribution. In L1172/1174, L1228 and L1251,the clumps are oriented randomly with respect to magnetic field. With respect to the motion of the clouds, there is a marginal trend that the starless clumps are oriented more parallel in L1147/1158 and L1172/1174. In L1228, the clumps major axis are oriented more randomly. In L1251, we find a bimodal trend in case of starless clumps.

研究の動機と目的

• Gaia EDR3のYSOの自己運動を用いて、セフェウスフラア領域の4つの分子雲複合体の運動学的運動を特定すること。
• これらの雲において、雲の運動、磁場の向き、およびクラスタの主軸の幾何的関係を評価すること。
• プレスターラルおよびスターレスクラスタの整列を支配するのは、グローバルな磁場か、局所的な雲の力学的過程かを調査すること。
• 高緯度の星形成領域における、磁場が雲の運動やコア形成を安定化または影響させる役割を評価すること。

提案手法

• 各雲複合体に関連するYSOの中央値視差と距離推定値を用いて、雲の距離を推定した。
• YSOの自己運動を仮定して、雲の投影された運動方向を推定した。これはYSOとその親雲との運動的結合を前提としている。
• Planck 857 GHzの準ミリ波帯の偏光データを用いて、周囲の磁場の方向をマッピングし、投影された磁場の幾何学的形状を特定した。
• 統計的ヒストグラムを用いて、クラスタの主軸と磁場および雲の運動ベクトルとの間の角度ずれを定量化した。
• スターレスおよびプレスターラルクラスタの相対的整列を、磁場および雲の運動と比較し、整列またはランダム性の傾向を同定した。
• スカイプロジェクションおよびデータ解析のため、HEALPixとhealpyを用い、セフェウスフラア領域全体で一貫した空間サンプリングを確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 L1147/1158、L1172/1174、L1228、L1251の分子雲複合体の投影された運動方向は何か？
• RQ2 スターレスおよびプレスターラルクラスタの整列は、周囲の磁場および雲の運動ベクトルとどのように関係しているか？
• RQ3 4つの雲複合体全体にわたり、クラスタの主軸と磁場または雲の運動との間に体系的な整列があるか？
• RQ4 グローバルな磁場ではなく、局所的な雲の力学的過程が、プレスターラルコアの最終的な整列を決定づける程度はどの程度か？

主な発見

• L1228の距離は371±22 pc、L1251の距離は340±7 pcと推定され、4つの雲複合体がほぼ同一距離（約350 pc）に位置していることが示された。
• すべての雲で、周囲の磁場から約30°ずれた投影された運動が観測されたが、L1172/1174では45°のずれを示した。
• L1147/1158では、スターレスクラスタが磁場と主に平行に整列している一方、プレスターラルクラスタは方向のランダムな分布を示した。
• L1172/1174、L1228、L1251では、クラスタの主軸が磁場に対してランダムに整列しており、特徴的な整列は観測されなかった。
• 雲の運動ベクトルに対しては、L1147/1158およびL1172/1174のスターレスクラスタにやや平行な整列傾向がわずかに観測されたが、L1251ではスターレスクラスタに二峰性の方向分布が見られた。
• コアの整列とグローバルまたは局所的な磁場との間に全体的な相関は認められず、むしろ局所的な雲の力学的過程がクラスタの整列を支配していると考えられる。