[論文レビュー] Star formation in Perseus: III. Outflows

J. Hatchell, G. A. Fuller+1 more|ArXiv.org|Jun 12, 2007

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 34被引用数 55

ひとこと要約

本研究は、ペルセウス分子雲内の51個のサブミリメートル核に対して12 CO 3–2の放出をマッピングし、分子ジェットを特定するとともに原始星活動を評価する。その結果、65%の核がジェットに基づいて原始星であると判明した。運動量フラックスには、クラス0とクラスIの源で顕著な差が認められず、初期進化段階でジェットのパワーが低下するという従来の仮定に反する結果となった。ジェットによる核破壊時間スケールは観測された原始星寿命を上回っており、これには追加の質量損失機構が必要であると示唆された。

ABSTRACT

We present a search for outflows towards 51 submillimetre cores in Perseus. With consistently derived outflow properties from a large homogeneous dataset within one molecular cloud we can investigate further the mass dependence and time evolution of protostellar mass loss. Of the 51 cores, 37 show broad linewings indicative of molecular outflows. In 13 cases, the linewings could be due to confusion with neighbouring flows but 9 of those sources also have near-infrared detections confirming their protostellar nature. The total fraction of protostars in our sample is 65%. All but four outflow detections are confirmed as protostellar by Spitzer IR detections and only one Spitzer source has no outflow, showing that outflow maps at this sensitivity are equally good at identifying protostars as Spitzer. Outflow momentum flux correlates both with source luminosity and with core mass but there is considerable scatter even within this one cloud despite the homogeneous dataset. We fail to confirm the result of Bontemps et al. (1996) that Class I sources show lower momentum fluxes on average than Class 0 sources, with a KS test showing a significant probability that the momentum fluxes for both Class 0s and Class Is are drawn from the same distribution. We find that outflow power may not show a simple decline between the Class 0 to Class I stages. Our sample includes low momentum flux, low-luminosity Class 0 sources, possibly at a very early evolutionary stage. If the only mass loss from the core were due to outflows, cores would last for 10^5-10^8 years, longer than current estimates of 1.5-4 x 10^5 years for the mean lifetime for the embedded phase. Additional mechanisms for removing mass from protostellar cores may be necessary.

研究の動機と目的

• ペルセウス分子雲内の分子ジェットの検出を用いて原始星を同定すること。
• 同一分子雲内で一貫したデータセットから一貫性のあるジェット特性を導出すること。
• 原始星の質量損失の質量依存性と時間的変化を調査すること。
• ジェットの運動量フラックスがクラス0からクラスIに移行する間に低下するという仮説を検証すること。
• ジェット駆動による質量損失が、観測された原始星寿命と比較して核破壊時間スケールを説明できるかどうかを評価すること。

提案手法

• 51個のサブミリメートル核の中心部を2'×2'領域として、14"の beam と5"のサンプリングで345 GHzの12 CO 3–2マッピングをジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡を用いて実施した。
• 12 CO 3–2スペクトルの広帯域のラインウィングを用いて分子ジェットを同定し、光学厚さと傾き補正を10倍の要因を用いて行った。
• 速度積分ライン強度を用いてジェットの運動量フラックスを計算し、ジェット温度を50 Kと仮定した。
• スパイトル赤外検出と照合することで原始星の性質を確認し、周囲のジェットによる混同を低減した。
• クラス0とクラスI源間の運動量フラックス分布を比較するためにコルモゴロフ＝スミルノフ（K-S）検定を用いた。
• 核質量（サブミリ波長放射から）をジェットによる質量損失率で割ることで、核破壊時間スケールを推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ペルセウスにおけるサブミリメートル核のうち、分子ジェットの兆候から原始星とされる割合は何か？
• RQ2 クラス0とクラスIの原始星間でジェットの運動量フラックスに顕著な差があるか？
• RQ3 ジェット駆動による質量損失率だけでは、観測された核破壊時間スケールが、推定された1.5–4×10⁵年という原始星寿命と一致するか？
• RQ4 一貫した雲内サンプルにおいて、ジェットの運動量フラックスは原始星の全波長放射輝度および核質量とどのように相関するか？
• RQ5 ジェットマップは、スパイトル赤外観測と同等に原始星を同定するのに有効か？

主な発見

• 51個のサブミリメートル核のうち37個（72.5%）が広帯域のラインウィングを示し、そのうち33個がスパイトル検出により原始星として確認された。
• サンプル内の原始星割合は65%であり、ジェットが検出されないスパイトル検出源は1つだけであった。
• ジェットの運動量フラックスは、全波長放射輝度および核質量と顕著な相関を示したが、大きな散乱を伴っていた。
• クラス0とクラスI源の間で運動量フラックスに統計的に有意な差が認められなかった（K-S検定のp値＞0.05）。これはボンテムプスら（1996）の先行研究とは矛盾する結果であった。
• 一定のジェット質量損失率を仮定した核破壊時間スケールは10⁵～10⁸年と推定され、推定された1.5–4×10⁵年という原始星寿命を上回っていた。
• この乖離は、ジェットだけでは核の散逸を説明できないことを示唆し、破壊、イオン化、重力的解体などの追加の質量損失機構が関与している可能性を示唆した。