[論文レビュー] Expanding associations in the Vela-Puppis region: 3D structure and kinematics of the young population

T. Cantat-Gaudin, C. Jordi+10 more|Keele Research Repository (Keele University)|Dec 19, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 87被引用数 32

ひとこと要約

本研究では、ガイヤDR2の天球測位および光度測定を用いて、ベラ・プッピス領域に7つの運動的に異なる、拡張する若い星団を同定した。年齢は8〜50 Myrにわたる。非等方的拡張と年齢の部分構造は、乱流のある分子雲内で長期間にわたる星形成が行われており、内部のガス放出に加えて外部からの駆動要因（例：超新星）が領域の力学的構造を形作っている可能性を示唆している。

ABSTRACT

The Vela-Puppis region is known to host the Vela OB2 association as well as several young clusters featuring OB and pre-main sequence stars. Several spatial and kinematic subgroups have been identified in the recent years. By grouping stars based on their positions and velocity we can address the quetion of the dynamical history of the region and the mechanisms that drove stellar formation. The Gaia DR2 astrometry and photometry enables us to characterise the 3D spatial and 3D kinematic distribution of young stars and to estimate the ages of the identified components. We use an unsupervised classification method to group stars based on their proper motions and parallax. We perform a study of the expansion rates of the different identified groups from 3D velocities, and from corrected tangential velocities. We make use of theoretical isochrones to estimate ages. The young stars can be separated into seven main groups of different ages and kinematical distribution. All groups are found to be expanding, although the expansion is mostly not isotropic. The size of the region, the age substructure, and the anistropic expansion rates are compatible with a prolonged period of star formation in a turbulent molecular cloud, and that the dispersion of the stars cannot be explained by gas expulsion alone.

研究の動機と目的

• 高精度なガイヤDR2データを用いて、ベラ・プッピス領域の若い星の3次元的空間的・運動的構造を同定すること。
• 理論的等時曲線との比較により、明確に分離された運動的集団を同定し、それらの年齢を特定すること。
• 領域の動的歴史を調査し、観測された拡張が内部的プロセス（例：ガス放出）によるものか、外部からの駆動要因（例：超新星）によるものかを評価すること。
• 特にNGC 2547やガンマ・ヴェルニョラ星団といった既知の集団に関連して、若い星団の空間的および運動的部分構造を解明すること。
• 現在の運動論的特徴が内部的メカニズムのみで説明可能かどうかを検証すること。

提案手法

• ガイヤDR2の3次元位置、自己運動、パララックスに基づいて、星をグループ化するための非教師あり分類アルゴリズムを適用した。
• 3次元速度を計算し、銀河のXおよびZ方向における接線速度を補正して、拡張速度を評価した。
• 同定された運動的集団の年齢を推定するために、理論的等時曲線を用いた。
• 250〜550 pcの距離範囲にわたる600平方度の領域で、空間的および運動的部分構造を分析した。
• 非等方的拡張の有意性を評価し、外部力が領域の形状形成に果たす役割を推定した。
• データ処理および可視化に、オープンソースのツール（Astropy、scikit-learn、Matplotlib）を活用した。

Figure 1: Left: Composite of an IRIS 60 $\mu$ m image (Miville-Deschênes & Lagache 2005 ) and DSS optical image of the investigated region. Right: Distribution of PMS stars projected on the Galactic plane from Zari et al. ( 2018 ) . The radii of the concentric circles centred on the Sun increase fro

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ベラ・プッピス領域における若い星の3次元的空間的および運動的分布はどのようなものか？
• RQ2 同定された星団の年齢と拡張速度は、その空間的および運動的部分構造とどのように相関しているか？
• RQ3 観測された拡張は、ガス放出のような内部的プロセスのみで説明可能か、それとも外部要因が必要か？
• RQ4 領域に長期間にわたる星形成の歴史が存在する証拠はあるか？ それは年齢分布および速度分布にどのように反映されているか？
• RQ5 運動的集団は、NGC 2547 やガンマ・ヴェルニョラ星団といった既知の星団とどのように関係しているか？

主な発見

• 7つの主要な運動的集団の若い星が同定され、年齢は約8 Myrから50 Myrにわたる。
• すべての同定された集団が、銀河のXおよびZ方向への明確な拡張を示しており、動的進化が進行中であることが示唆された。
• 大多数の集団で非等方的拡張が観測され、内部のガス放出を超える力が関与している可能性が示された。
• 空間的位置と年齢の間に強い相関は認められなかったが、銀河のb方向速度（vb）と年齢の間に相関が観察され、星形成の非単調な歴史が示唆された。
• 数パーセクにわたる空間的および運動的部分構造は、乱流のある分子雲内で長期間にわたる星形成が行われていたという状況を支持する。
• 重複する広がった集団の存在と、第7集団がIRAS Vela Shell内に位置していることから、「集めて崩壊させる」または超新星によって引き起こされた起源である可能性が高く、一方で「取り囲んで圧縮する」メカニズムとは異なると考えられる。

Figure 2: Photometric selection of young stars. The reference stars are the members of the young clusters Trumpler 10, NGC 2451B, NGC 2547, Collinder 135, Collinder 140, and the Gamma Velorum cluster (Pozzo 1). The dashed line corresponds to the zero-age main sequence for a PARSEC isochrone of metal