[論文レビュー] Comparing the spatial and kinematic distribution of gas and young stars around the shell-like structure in the CMa OB1 association

J. Gregorio‐Hetem, B. Leflóch+5 more|arXiv (Cornell University)|Aug 18, 2021

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 54被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、IRAM-30m 13COマッピングとGaia EDR3アストロメトリーを用いて、CMa OB1協会のシェル構造内における分子ガスと若い星形成対象物（YSOs）の空間的・運動的関係を調査する。YSOsが密度の高いガスコアと一致しており、過去の超新星爆発によって引き起こされた星形成が継続中であることが確認された。運動的構造からは二つの異なるガス層が特定され、活発な原始星段階を示すアウトフローの兆候も観測された。

ABSTRACT

The relationship between young stellar clusters and respective parental molecular clouds is still an open issue: for instance, are the similarities between substructures of clouds and clusters just a coincidence? Or would they be the indication of a physical relationship? In order to address these issues, we have studied the CMa OB1/R1 region that shows evidence for a complex star formation history. We obtained molecular clouds mapping with the IRAM-30 metre telescope to reveal the physical conditions of an unexplored side of the CMa region aiming to compare the morphology of the clouds with the distribution of the young stellar objects (YSOs). We also study the clouds kinematics searching for gradients and jet signatures that could trace different star formation scenarios. The YSOs were selected on the basis of astrometric data from Gaia EDR3 that characterise the moving groups. The distance of 1099$_{-24}^{+25}$ pc was obtained for the sample, based on the mean error-weighted parallax. Optical and near-infrared photometry is used to verify the evolutionary status and circumstellar characteristics of the YSOs. Among the selected candidates we found 40 members associated with the cloud: 1 Class I, 11 Class II, and 28 Class III objects. Comparing the spatial distribution of the stellar population with the cores revealed by the 13CO map, we verify that peaks of emission coincide with the position of YSOs confirming the association of these objects to their dense natal gas. Our observations support the large-scale scenario of the CMa shell-like structure formed as a relic of successive supernova events.

研究の動機と目的

• CMa OB1/R1領域における分子ガスと若い星形成対象物（YSOs）の物理的関係を調査すること。
• 超新星残骸と逐次的星形成の因果関係を支持するか、ガスと星の空間的・運動的分布が示すかを特定すること。
• 過去の超新星イベントが、運動的および形態的分析を通じて現在の星形成環境に与える影響を評価すること。
• YSOの進化段階と分子ガス内のアウトフロー特徴を分析することで、継続的星形成の兆候を同定すること。

提案手法

• 13CO (1-0)線放射を用いて、密度の高いコアと運動的構造をトレースするため、IRAM-30m電波望遠鏡を用いて分子ガスをマッピングした。
• ガウス・エーディーライツ3（Gaia EDR3）アストロメトリックデータからYSOを選別し、自己運動とパララックスを用いて動くグループを特定し、平均距離1099+25−24 pcを導出した。
• 光学および近赤外線の光度測定を用いてYSOを進化段階（第I系、第II系、第III系）に分類し、その進化状態を評価した。
• CO線放出の径方向速度と線幅の広がりを分析し、アウトフローと原始星活動を示す勾配を検出した。
• YSOの空間的位置と13CO放出ピークとの相関を分析し、密度の高いガスクラスターとの物理的関連性を検証した。
• 地域の文脈的多波長支援のために、X線（XMM-Newton）およびWISEデータを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CMa OB1のシェル構造内におけるYSOと密度の高い分子ガスコアの空間的分布に顕著な一致が見られるか？
• RQ2 分子ガスに、速度勾配や線幅の広がりといった、継続的または最近の星形成を示す運動的兆候が存在するか？
• RQ3 観測されたYSO集団は、過去の超新星爆発によって誘発された星形成シナリオと整合的か？
• RQ4 13CO放出における運動的構造は明確なガス層に対応しており、YSOのクラスタリングと相関しているか？
• RQ5 特にアウトフローと原始星の特徴を通じて、地域に第二の星形成期の証拠があるか？

主な発見

• 40個のYSOがCMa OB1雲のメンバーとして確認された：第I系1個、第II系11個、第III系28個で、年齢は5 Myr未満。
• YSOの空間的分布は13CO放出ピークと強く相関しており、それらが密度の高い原始ガスコアと物理的に関連していることを確認した。
• 二つの明確な運動的成分が特定された：主成分はV = 15 ± 1.2 km/s、副成分はV = 17.4 ± 1.2 km/sで、複雑なガス力学を示した。
• 6つの密度の高いコアでCO線幅の広がりが検出され、アウトフローと継続的な原始星活動の強力な証拠が得られた。
• 第I系および第II系YSOの存在に加え、アウトフローの兆候から、過去の超新星ショックによって誘発された最近の星形成バーストが支持された。
• 全体的な形態と運動論的特徴は、連続する超新星爆発によって生じたシェル形成のスケールアップシナリオを支持しており、局所的な星形成は衝撃圧縮によって誘発された可能性がある。