[論文レビュー] Symmetry properties and widths of the filamentary structures in the Orion A giant molecular cloud

Yuqing Zheng, Hong-Chi Wang+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 19, 2021

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 89被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、MWISP CO線観測から得られたH2質量密度マップを用いて、オリオンA巨大分子雲内の46本の長いフィラメントを分析し、397のセグメントについて径方向質量密度プロファイルを導出している。65.3%のセグメントが本質的に非対称であることが判明し、対称なセグメントでは、全幅半最大（FWHM）の中央値が、Plummer型フィットで約0.67 pc、ガウス型フィットで約0.50 pcであった。これは、フィラメント幅が普遍的ではないこと、および対称性が幅の推定に強く影響することを示している。

ABSTRACT

We identify 225 filaments from an H$_2$ column density map constructed using simultaneous $^{12}$CO, $^{13}$CO, and C$^{18}$O (J=1-0) observations carried out as a part of the MWISP project. We select 46 long filaments with lengths above 1.2 pc to analyze the filament column density profiles. We divide the selected filaments into 397 segments and calculate the column density profiles for each segment. The symmetries of the profiles are investigated. The proportion of intrinsically asymmetrical segments is 65.3$\%$, and that of intrinsically symmetrical ones is 21.4$\%$. The typical full width at half maximum (FWHM) of the intrinsically symmetrical filament segments is $\sim$ 0.67 pc with the Plummer-like fitting, and $\sim$ 0.50 pc with the Gaussian fitting, respectively. The median FWHM widths derived from the second-moment method for intrinsically symmetrical and asymmetrical profiles are $\sim$ 0.44 and 0.46 pc, respectively. Close association exists between the filamentary structures and the YSOs in the region.

研究の動機と目的

• オリオンA巨大分子雲内のフィラメント構造の対称性特性を調査すること。
• 複数のフィッティング手法（Plummer型、ガウス型、2次モーメント法）を用いてフィラメントセグメントの幅を測定し、一貫性と変動性を評価すること。
• フィラメント幅、対称性、および局所的な星形成活動との関係を検討すること。
• フィッティング範囲の選択および観測ビーム効果が導出される幅測定値に与える影響を評価すること。
• フィラメント幅が普遍的性質であるのか、形状や力学的状態に応じて変動するのかを特定すること。

提案手法

• MWISP調査の同時12CO、13CO、C18O（J=1-0）線観測データを用いて、H2質量密度マップを構築した。
• 225本のフィラメントを特定し、径方向質量密度プロファイルの詳細な分析の対象として、長さ1.2 pc以上の46本のフィラメントを選定した。
• 選定されたフィラメントを397のセグメントに分割し、位置-速度スライスを用いて各セグメントの質量密度プロファイルを計算した。
• 形状解析に基づき、各プロファイルの本質的対称性（対称的、非対称的、不明）を分類した。
• 各プロファイルをPlummer型およびガウス型関数でフィットし、2次モーメント法を用いて幅を算出した。
• 誤差伝搬（式8）を用いて、プロファイル測定値およびフィッティングパラメータの不確実性を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オリオンAのフィラメントセグメントのうち、質量密度プロファイルにおいて本質的に対称性を示すものと非対称性を示すものの割合はそれぞれどれくらいか？
• RQ2 異なるフィッティング手法において、対称的および非対称的フィラメントの全幅半最大（FWHM）幅はどのように比較されるか？
• RQ3 フィッティング範囲の選択が、特に対称的プロファイルにおいて、導出されるフィラメント幅に顕著な影響を及えるか？
• RQ4 フィラメント幅と中心質量密度、または空間的位置（例：オリオンAの北部対南部）との間に相関があるか？
• RQ5 フィラメント構造とその領域内の若い星形成対象（YSOs）との空間的相関関係はいかがな状態か？

主な発見

• フィラメントセグメントの65.3%が本質的に非対称的であり、21.4%が本質的に対称的であるため、非対称性が支配的な形態であることが示された。
• 本質的に対称なセグメントの中央値FWHM幅は、Plummer型フィットでは約0.67 pc、ガウス型フィットでは約0.50 pcであった。
• 2次モーメント法では、対称的プロファイルの中央値幅が約0.44 pc、非対称的プロファイルでは約0.46 pcとなり、差はほとんどなかった。
• Plummer型フィットから得られるFWHM幅は、ガウス型フィットよりも系統的に大きく、中央値差は約0.17 pcであった。
• フィラメント幅と中心質量密度との間に顕著な相関は認められず、幅が密度によってのみ決定されるわけではないことが示唆された。
• フィラメント構造と若い星形成対象（YSOs）との間に強く明確な空間的関連性が存在し、特にオリオンAの活発な北部地域で顕著であった。