[論文レビュー] Results of the ESO-SEST Key Programme on CO in the Magellanic Clouds. IX. The giant LMC HII region complex N11

F. P. Israel, Th. de Graauw+8 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2002

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 17被引用数 20

ひとこと要約

本研究は、CO(1-0)、CO(2-1)、および13CO(1-0)遷移を用いて、大マゼラン雲のN11 HII領域複合体をマッピングし、OB連星LH 9の周囲にリング構造を持つ29個の分子雲を特定した。リング領域は極端な光子駆動領域（PDR）特性を示し、COによる観測が難しい顕著でない拡散分子ガスが顕著に存在するが、北東部のりっけは間隔ガスが少なく、処理度も低いことから、静穏な状態にあるとされる。

ABSTRACT

We present maps and a catalogue containing the J=1-0 12CO parameters of 29 individual molecular clouds in the second-brightest LMC star formation complex, N11. In the southwestern part of N11, molecular clouds occur in a ring or shell surrounding the major OB star association LH9. In the northeastern part, a chain of molecular clouds delineates the rim of one of the so-called supergiant shells in the LMC. The well-defined clouds have dimensions close to those of the survey beam (diameters of 25 pc or less). Some of the clouds were also observed in J=2-1 12CO, and in the lower two transitions of 13CO. Clouds mapped with a twice higher angular resolution in J=2-1 12CO show substructure with dimensions once again comparable to those of the mapping beam. The few clouds for which we could model physical parameters have fairly warm (T(kin) = 60 - 150 K) and moderately dense (n(H2) = 3000 cm-3) gas. The northeastern chain of CO clouds, although lacking in diffuse intercloud emission, is characteristic of the more quiescent regions of the LMC and appears to have been subject to relatively little photo-processing. The clouds forming part of the southwestern shell or ring, however, are almost devoid of diffuse intercloud emission and also exhibit other characteristics of an extreme photon-dominated region (PDR).

研究の動機と目的

• 大マゼラン雲のN11 HII領域複合体における分子ガスの分布および物理的性質をマッピングすること。
• 特にOB連星LH 9の周囲のリングと北東部りっけの領域における分子ガスの性質を調査すること。
• COからH2への換算係数を決定し、間隔ガスとしての拡散分子ガスの存在を評価すること。
• リング領域（PDR支配）とりっけ領域（静穏）における分子雲の物理的状態および進化段階を比較すること。
• OB連星からのUV放射が分子雲の構造およびガス処理に果たす役割を評価すること。

提案手法

• 11 pcのbeam分解能を有するSEST望遠鏡を用いて、N11複合体におけるCO(1-0)調査を実施した。
• 空間分解能の向上および励起状態の評価を目的として、一部の雲に対してCO(2-1)および13CO(1-0)線データを追加で取得した。
• 自重が支配的であると仮定し、線幅とサイズからVirial定理を用いて雲質量を推定した。
• CO輝度からH2質量への換算係数（X）を用い、全分子水素質量を推定し、観測値と期待値を比較した。
• CO輝度の空間的分布および運動を分析し、高密度雲と拡散間隔ガスを区別した。
• 個々の雲のCO輝度合計と複合体全体の輝度を比較し、欠落している拡散CO輝度を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 N11 HII領域複合体における分子ガスの空間的分布および形状は何か。また、OB連星とどのように相関しているか。
• RQ2 リング領域とりっけ領域における個々の分子雲の物理的状態（温度、密度、質量）にはどのような差があるか。
• RQ3 検出されたCO雲の間にはどの程度の拡散分子ガスが存在するか。また、リング領域とりっけ領域でその量はどのように異なるか。
• RQ4 リング領域におけるCOからH2への換算係数が個々の雲よりも顕著に高いのはなぜか。これはガス処理にどのような意味を持つのか。
• RQ5 N11における全分子水素質量は何か。PDR効果によりCO放射で観測されないガスはどれくらい存在するか。

主な発見

• N11複合体には29個の個々の分子雲が特定され、その多くは直径≤25 pc、質量は0.5×10⁴から7.5×10⁴ M⊙の間であり、平均は2.5×10⁴ M⊙であった。
• 北東部りっけ部では、COからH2への換算係数が太陽系近傍と比較して僅か25%高いにとどまり、UV放射による処理は最小限で、静穏な状態が示唆された。
• 南西部のリング領域では、個々の雲と比較してCOからH2への換算係数が5±2倍高いことが判明し、極端なPDR状態であり、顕著でない拡散分子ガスが顕著に存在することが示唆された。
• りっけ部の全分子質量はCOデータから≥2.2×10⁵ M⊙と推定されたが、全H2質量は約5.5×10⁵ M⊙であり、少なくとも3.3×10⁵ M⊙の観測されないH2が存在することが示唆された。
• リング領域では全H2質量が約16.5×10⁵ M⊙であり、CO放射する雲が占める質量は3.2×10⁵ M⊙にとどまることから、少なくとも13.3×10⁵ M⊙の観測されないH2が存在し、原子水素質量の2倍以上に上ることが示された。
• 全体として拡散間隔CO放射は最小限であるが、リング領域では少なくとも0.5×10⁴ K km s⁻¹ pc²の観測されないCO輝度が存在すると推定され、PDR環境が顕著な未観測分子ガスを含むことを裏付けた。