[論文レビュー] Multi-scale analysis of the Monoceros OB 1 star-forming region: II. Colliding filaments in the Monoceros OB1 molecular cloud

J. Montillaud, M. Juvela+25 more|Kölner Universitäts PublikationsServer (Universität zu Köln)|Sep 13, 2019

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 97被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、モノケロスOB1分子雲のG202.3+2.5領域における、2つの高密度フィラメントの衝突を、多波長観測を用いて調査している。その結果、10⁵年間続いているフィラメント衝突が、高い流入レート（約1×10⁻³ M☉/yr）を引き起こし、ガスを圧縮して星形成効率を向上させていることが明らかになった。また、原始星が2本の交差する噴流を駆動している証拠があり、NGC 2264 H II領域や全体的な分子雲の収縮による環境的誘発の可能性も示唆されている。

ABSTRACT

We started a multi-scale analysis of G202.3+2.5, an intertwined filamentary region of Monoceros OB1. In Paper I, we examined the distributions of dense cores and protostars and found enhanced star formation (SF) activity in the junction region of the filaments. In this second paper, we aim to unveil the connections between the core and filament evolutions, and between the filament dynamics and the global evolution of the cloud. We characterise the gas dynamics and energy balance using Herschel and WISE observations and molecular tracers observed with the IRAM 30m and TRAO 14m telescopes. The velocity field of the cloud is examined and velocity-coherent structures are put in perspective with the cloud environment. Two main velocity components (VCs) are revealed, well separated in the north and merged around the location of intense N2H+ emission where Paper I found the peak of SF activity. The relative position of the two VCs along the sightline, and the velocity gradient in N2H+ emission imply that the VCs have been undergoing collision for ~10^5 yrs. The dense gas where N2H+ is detected is interpreted as the compressed region between the two filaments, which corresponds to a high mass inflow rate of ~1e-3 Msun/yr and possibly leads to an increase in its SF efficiency. We identify a protostar in the junction region that possibly powers two crossed intermittent outflows. We show that the HII region around the nearby cluster NCG 2264 is still expanding and its role in the collision is examined. However, we cannot rule out the idea that the collision arises mostly from the global collapse of the cloud. The (sub-)filament-scale observables examined in this paper reveal a collision between G202.3+2.5 sub-structures and its probable role in feeding the cores in the junction region. One must now characterise the cloud morphology, its fragmentation, and magnetic field, all at high resolution.

研究の動機と目的

• モノケロスOB1のG202.3+2.5サブ領域におけるフィラメント衝突と強化された星形成の動的関係を理解すること。
• 観測された星形成活動が、局所的なフィラメント衝突によるものか、全体的な分子雲の収縮によるものかを特定すること。
• フィラメントの接合部におけるガスの運動、速度の一貫性、エネルギーバランスを特徴付けること。
• NGC 2264 H II領域がフィラメント衝突を誘発または影響している役割を評価すること。

提案手法

• 宇宙望遠鏡HerschelおよびWISEの赤外データを分析し、ダスト放射をマッピングし、雲の熱的構造と星形成活動を追跡すること。
• IRAM 30-mおよびTRAO 14-m電波望遠鏡の観測を用いて、分子トレーサー（例：N₂H⁺, HCO⁺）をマッピングし、速度場と運動的構造を導出すること。
• スペクトル線解析を用いて速度一貫性を持つ構造を同定し、フィラメント成分の動的歴史と相対運動を推定すること。
• N₂H⁺放射で追跡される圧縮ガス領域と径方向速度勾配を用いて、質量流入レートを推定すること。
• 接合部における分子線放射の形態的および運動的解析を通じて、原始星の噴流を評価すること。
• 近い将来のPOL-2 850 μm偏光測定を用いて、磁場の配置を評価し、収縮過程における磁場支持力と場の線の歪みを検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 G202.3+2.5フィラメントの接合部における強化された星形成の動的起源は何か？
• RQ2 2つのフィラメント成分間の衝突はどのくらいの期間にわたり継続しているのか、そして圧縮の timescale は何か？
• RQ3 フィラメント衝突は主に局所的動的要因によって駆動されているのか、それともモノケロスOB1分子雲のより大規模な全体的収縮によるものなのか？
• RQ4 NGC 2264 H II領域は、G202.3+2.5領域の運動論的特性と進化にどの程度影響を与えているか？
• RQ5 磁場は、衝突中の降着流の安定化または誘導にどのような役割を果たしているか？

主な発見

• G202.3+2.5では、北側で明確に分離された2つの異なる速度成分が特定され、中央の接合部で合流しており、星形成が最も顕著な領域と一致している。
• 速度勾配と線形距離の相対的位置に基づき、2つのフィラメントの衝突は約10⁵年間継続していると推定される。
• N₂H⁺放射で示される高密度ガスは、フィラメント間の圧縮領域に対応しており、質量流入レートは約1×10⁻³ M☉/yrである。
• 接合部に存在する原始星は、2本の交差する間歇的噴流と関連しており、活発な降着と噴出が進行していることを示している。
• NGC 2264 H II領域はまだ拡張中であり、動的要因に寄与している可能性があるが、衝突の発火要因としての役割は不確かのままである。
• 全体的雲収縮の可能性は排除できない。北側のフィラメントが、より大規模な収縮の一環としてNGC 2264に向かって移動している可能性がある。