[論文レビュー] Different evolutionary stages in massive star formation. Centimeter continuum and H2O maser emission with ATCA

Á. Sánchez-Monge, M. T. Beltrán+6 more|arXiv (Cornell University)|Nov 5, 2012

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 56被引用数 35

ひとこと要約

本研究では、192個の質量星形成領域におけるセンチメートル波長連続スペクトルおよびH2Oメーザー放射を、18.0および22.8 GHzのATCA観測により分析し、ミリメートルおよび赤外線データを用いて進化段階に分類した。H II領域およびメーザーは、より進化した源（タイプ2および3）と強く関連していることが確認され、Molinariら（2008）の進化段階シーケンスが裏付けられた。H II領域は時間とともに拡張し、密度が低下することが示された。

ABSTRACT

We present ATCA observations of the H2O maser line and radio continuum at 18.0GHz and 22.8GHz, toward a sample of 192 massive star forming regions containing several clumps already imaged at 1.2mm. The main aim of this study is to investigate the water maser and centimeter continuum emission (likely tracing thermal free-free emission) in sources at different evolutionary stages, using the evolutionary classifications proposed by Palla et al (1991) and Molinari et al (2008). We used the recently comissioned CABB backend at ATCA obtaining images with 20arcsec resolution in the 1.3cm continuum and H2O maser emission, in all targets. For the evolutionary analysis of the sources we used the millimeter continuum emission from Beltran et al (2006) and the infrared emission from the MSX Point Source Catalogue. We detect centimeter continuum emission in 88% of the observed fields with a typical rms noise level of 0.45mJy/beam. Most of the fields show a single radio continuum source, while in 20% of them we identify multiple components. A total of 214 centimeter continuum sources have been identified, likely tracing optically thin HII regions, with physical parameters typical of both extended and compact HII regions. Water maser emission was detected in 41% of the regions, resulting in a total of 85 distinct components. The low angular (20arcsec) and spectral (14km/s) resolutions do not allow a proper analysis of the water maser emission, but suffice to investigate its association with the continuum sources. We have also studied the detection rate of HII regions in the two types of IRAS sources defined by Palla et (1991) on the basis of the IRAS colours: High and Low. No significant differences are found, with large detection rates (>90%) for both High and Low sources. We classify the millimeter and infrared sources in our fields in three evolutionary stages following the scheme presented by ...

研究の動機と目的

• マルチウェーブレングスデータを用いて、質量星形成の進化段階を調査すること。
• さまざまな進化段階において、H2Oメーザーとセンチメートル連続スペクトル放射（自由自由放射）との関連を特定すること。
• 電波およびミリメートルデータを用いて、Molinari ら（2008）の三段階進化分類法の妥当性を検証すること。
• IRAS色分類（HighおよびLow）に基づくH II領域およびメーザーの検出率に有意差があるかを評価すること。
• 源の年齢および進化段階と関連したH II領域およびメーザーの物理的性質を特徴づけること。

提案手法

• 18.0 GHzおよび22.8 GHzでのATCA観測をCABBバックエンドを用いて実施し、連続スペクトルおよびH2Oメーザー放射に対して約20″の空間分解能を達成した。
• センチメートル連続スペクトル放射を、H II領域からの熱的自由自由放射の tracer として分析した。
• スペクトル分解能約14 km s⁻¹および空間分解能約20″を用いて、H2Oメーザー放射を検出するとともに、連続スペクトル源と空間的相関を確認した。
• 進化段階はMolinari ら（2008）の分類法に従い、タイプ1（ミリメートルのみ）、タイプ2（ミリメートル＋赤外線）、タイプ3（赤外線のみ、ミリメートル源の近く）に分類した。
• 源のタイプを定義するために、Beltrán ら（2006）のミリメートル連続スペクトルデータおよびMSXポイント源カタログの赤外線データを用いた。
• 進化段階タイプおよびIRAS色クラスごとのH II領域およびメーザーの検出率を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Molinari ら（2008）が定義した三段階の進化段階において、H II領域の検出率はどのように変化するか？
• RQ2 質量星形成領域におけるH2Oメーザーとセンチメートル連続スペクトル源との空間的およびスペクトル的関連性は何か？
• RQ3 進化段階シーケンスにおいてタイプ2とタイプ3に分類された源の間で、H II領域の性質（サイズ、密度）に顕著な差異があるか？
• RQ4 IRAS HighおよびLow色クラス間で、H II領域またはH2Oメーザーの検出率に差異があるか？
• RQ5 観測されたメーザーおよび連続スペクトルの性質は、Molinari ら（2008）の進化段階シーケンスをどの程度支持するか？

主な発見

• 観測領域の88%でセンチメートル連続スペクトル放射が検出され、典型的なrmsノイズは0.45 mJy beam⁻¹であった。これはH II領域が広く存在することを示している。
• 合計214個の明確なH II領域が同定され、その物理的パラメータは広がったものおよびコンパクトなH II領域の両方と整合的であった。
• H2Oメーザー放射は41%の領域で検出され、合計85個の明確なメーザー成分が得られた。主にタイプ1およびタイプ2源と関連していた。
• H II領域は主にタイプ2およびタイプ3源と関連しており、これらがタイプ1源よりも進化していることが確認された。
• タイプ3源と関連するH II領域は、タイプ2源と関連するものよりもわずかに密度が低く、サイズがやや大きいことが分かった。これは時間の経過とともに拡張していることを示唆している。
• IRAS HighおよびLow色クラスの両方でH II領域の検出率は90%以上であり、両者間に有意な差異は認められなかった。