[論文レビュー] Feedback Processes [in Massive Star Formation]: A Theoretical Perspective

Mordecai‐Mark Mac Low|ArXiv.org|Nov 26, 2007

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本理論的レビューでは、質量星形成におけるフィードバック機構—放射、風、ジェット、降着輝度—を検討し、フィードバックがフラグメンテーションを抑制し降着を制限するが、放射焦点化、不安定性駆動型バブル崩壊、磁気的効果のおかげで、質量星形成が完全に防げないことを示している。主な貢献は、強いフィードバックにもかかわらず、最大約100 M⊙の質量星が形成可能であるメカニズムの説明にあるが、最終的な質量上限は未解明のままである。

ABSTRACT

I review the evidence for the importance of feedback from massive stars at small and large scales. The feedback mechanisms include accretion luminosity, ionizing radiation, collimated outflows, and stellar winds. The good news is that feedback doesn't entirely prevent the formation of massive stars, while the bad news is that we don't know what does limit their masses. Feedback from massive stars also influences their surroundings. I argue that this does not produce a triggering efficiency above unity, nor does it prevent lots of prompt star formation in GMCs, though it may preserve massive remnants of the clouds for many dynamical times.

研究の動機と目的

• フィードバック機構が質量星形成をどのように制御するか、および初期質量関数（IMF）に与える影響を評価すること。
• 強い放射および機械的フィードバックが降着を停止させると予想されるにもかかわらず、なぜ質量星が形成されるのかを調査すること。
• フィードバックが巨大分子雲（GMCs）における星形成を誘発するか、抑制するかを評価し、長期間にわたって安定なGMCsが存在できる期間を特定すること。
• 強い放射圧にもかかわらず、質量星の降着がどのように進行するかを可能にする物理的メカニズムを特定すること。
• 観測的制約と整合する、GMC安定性および星形成効率に関する矛盾する理論的モデルを調和させること。

提案手法

• 波長依存性を持つダスト透過率を用いた数値シミュレーションと、収縮する分子核の波長依存性ダスト透過率を含むネストドグリッド2次元モデル（Yorke & Sonnhalter 2002）。
• 極方向の空洞による放射の放出をモデル化する放射移動計算により、「フラッシュライト効果」を再現（Krumholz et al. 2005a）。
• 放射圧駆動型バブル内のレイリー＝ターレー不安定性およびフォトンバブル不安定性を分析し、降着を可能にする役割を評価（Krumholz et al. 2005）。
• 温度依存性透過率を含む適応メッシュ細分化（AMR）シミュレーションを用い、収縮中のフラグメンテーション抑制を研究（Krumholz et al. 2007）。
• GMC内の球対称かつべき乗則的密度分布に、乱流星形成則（Krumholz & McKee 2005）を適用し、雲安定性をモデル化（Krumholz et al. 2006）。
• スパイitzerおよびNANTEN調査からの観測的時間スケール（Blitz et al. 2006; Tamburro et al. 2007）を、H ii領域の拡張および雲の散逸をモデル化した理論的モデルと比較。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 放射、風、ジェットフィードバック機構が、質量星形成における降着プロセスにどのように共同で影響を与えるか？
• RQ2 ダストに対する放射圧が強いにもかかわらず、なぜ30 M⊙を超える星の形成が完全に防げないのか？
• RQ3 強い放射圧にもかかわらず、質量星の降着が進行するための物理的メカニズムは何か？
• RQ4 フィードバックは、巨大分子雲（GMCs）における星形成をどの程度誘発するか、または抑制するか？
• RQ5 分子雲はどの程度の期間、重力的収縮に対して安定を保てるのか？フィードバックはその安定性にどのような役割を果たすか？

主な発見

• 放射圧がダストに作用するが、降着を完全に停止させない。その理由は、噴流によって形成される極方向空洞を通じて放射が放出される「フラッシュライト効果」による。
• 放射駆動型バブル内のレイリー＝ターレー不安定性が崩壊を促進し、降着を継続可能にし、放射フィードバックの効果を低下させる。
• 磁場がある核では、フォトンバブル不安定性が圧縮MHD波を低密度チャネルに増幅させ、放射の放出を促進する。
• 降着による放射加熱が、収縮核内のフラグメンテーションを抑制する。温度依存性透過率を含むシミュレーションでは、強い抑制効果が観測された。
• 放射移動とAMRを含むシミュレーションでは、10 M⊙の原始星質量に達するが、上限質量は確認されていない。これにより、フィードバックが唯一の質量上限ではない可能性が示唆される。
• スパイitzerおよびNANTENからの観測データは、GMCが最大27 Myrにわたって安定である可能性を示唆しており、H I放射ピークから2〜4 Myr以内に星形成が開始されている。これは、H ii領域の拡張が雲の安定性を支えると整合的である。