[論文レビュー] Orion revisited. II. The foreground population to Orion A

H. Bouy, J. Alves+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2014

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 36被引用数 36

ひとこと要約

本研究では、CTIOのブラウン4メートル望遠鏡に搭載されたDECam広視野カメラを用いた深紫外・可視・赤外域の多波長画像を用いて、オリオンA分子雲の前面に位置する、以前に検出されていなかった広範囲にわたる原始星の前景集団を確認した。この集団は約10 deg²にわたり、約380 pcの距離にあり、年齢は5–10 Myrで、約2,600個のメンバーを含む。この発見はオリオンにおける星形成歴に関する従来の仮定を揺るがし、その後続の星形成段階を引き起こした可能性がある、顕著な過去の超新星活動を示唆している。

ABSTRACT

Following the recent discovery of a large population of young stars in front of the Orion Nebula, we carried out an observational campaign with the DECam wide-field camera covering ~10~deg^2 centered on NGC 1980 to confirm, probe the extent of, and characterize this foreground population of pre-main-sequence stars. We confirm the presence of a large foreground population towards the Orion A cloud. This population contains several distinct subgroups, including NGC1980 and NGC1981, and stretches across several degrees in front of the Orion A cloud. By comparing the location of their sequence in various color-magnitude diagrams with other clusters, we found a distance and an age of 380pc and 5~10Myr, in good agreement with previous estimates. Our final sample includes 2123 candidate members and is complete from below the hydrogen-burning limit to about 0.3Msun, where the data start to be limited by saturation. Extrapolating the mass function to the high masses, we estimate a total number of ~2600 members in the surveyed region. We confirm the presence of a rich, contiguous, and essentially coeval population of about 2600 foreground stars in front of the Orion A cloud, loosely clustered around NGC1980, NGC1981, and a new group in the foreground of the OMC-2/3. For the area of the cloud surveyed, this result implies that there are more young stars in the foreground population than young stars inside the cloud. Assuming a normal initial mass function, we estimate that between one to a few supernovae must have exploded in the foreground population in the past few million years, close to the surface of Orion A, which might be responsible, together with stellar winds, for the structure and star formation activity in these clouds. This long-overlooked foreground stellar population is of great significance, calling for a revision of the star formation history in this region of the Galaxy.

研究の動機と目的

• オリオンA分子雲の前面に位置する、かつて無視されてきた広範な原始星の集団を確認・特徴づけること。
• 多波長データを用いて、この前景集団の空間的範囲、距離、年齢、初期質量関数を特定すること。
• この集団がオリオンネビュラークラスターや周辺領域における星形成の解釈に与える影響を評価すること。
• この集団から発生した過去の超新星が、オリオンAにおける構造的特徴や継続的星形成に影響を与えた可能性を調査すること。
• 視線方向に重なった若い星集団を考慮に入れることで、オリオン複合体の星形成歴を再評価すること。

提案手法

• CTIOのブラウン4メートル望遠鏡に搭載されたDECamカメラを用いて、Sloan g, r, i, z, Yおよび赤外バンドでの深紫外・可視・赤外域の広視野画像を取得した。
• DECamのデータを、SDSS、APASS、UKIDSS、2MASS、Spitzer、WISE、X線サーベイなどのアーカイブ多波長データと統合した。
• 色-等級図における位置に基づいて原始星候補を特定する、新規の確率的色-等級選別手法を適用した。
• 光度および天球測位データを用いて、観測されたシーケンスを既知のクラスターシーケンスと比較することで、距離と年齢を推定した。
• 検出された集団から質量関数を構築し、検出限界以下の星を含めた総メンバー数を推定するために外挿を行った。
• 空間的および光度的クラスタリングを用いて、NGC 1980、NGC 1981、およびOMC-2/3の前面に位置する新規のグループを同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オリオンAの前面に位置する原始星の前景集団の真の範囲と空間的分布は何か？
• RQ2 この前景集団の距離と年齢は何か？ 既知のクラスタと比較するとどうなるか？
• RQ3 この集団に含まれる総メンバー数はどれくらいか？ 初期質量関数はどのようなものか？
• RQ4 この前景集団はオリオンネビュラークラスターやその他の埋蔵領域の観測にどの程度混入しているか？
• RQ5 この集団から発生した過去の超新星が、オリオンAにおけるその後続の星形成を誘発または影響した可能性はあるか？

主な発見

• 前景集団は約10 deg²にわたり、推定で約2,600名のメンバーを含み、確認された候補は2,123個である。
• 集団は380 pcの距離に位置し、年齢は5–10 Myrであり、Alves & Bouy (2012)の推定と整合的である。
• 集団は空間的に連続的であり、NGC 1980、NGC 1981、およびOMC-2/3の前面に位置する新規グループを含む明確なサブグループを有する。
• 調査は水素核燃焼限界未満まで完全であり、約0.3 M☉まで到達しているが、明るい等級では飽和により感度が制限されている。
• 調査領域内において、この前景集団に含まれる若い星の総数は、オリオンA雲自体に含まれる若い星の数を上回っている。
• 通常の初期質量関数を仮定すると、この集団は数百万年以内に1～数個の質量の大きな星が超新星爆発を起こした可能性があり、その後のONCおよびOMC領域における星形成を誘発した可能性がある。