[論文レビュー] The AKARI FIS YSO Catalogue

L. Viktor Tóth, G. Marton+7 more|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 2013

Astrophysics and Star Formation StudiesPhysics and Astronomy参考文献 60被引用数 18

ひとこと要約

本論文では、AKARI Far-Infrared Surveyor と WISE の光度計データを用いて2次判別分析（QDA）分類手法を適用し、全天空にわたる44,001個の若い星形成対象（YSO）候補を含む AKARI FIS YSO カタログを提示する。この手法はYSOの同定において90%以上の信頼性を達成しており、候補の76%が以前にカタログ化されていなかったもので、主にクラス I およびクラス II の源である。また、赤外線ループや Planck の冷いクラウドといった銀河系ISM構造と強く空間的相関を示している。

ABSTRACT

We demonstrate the use of the AKARI survey photometric data in the study of galactic star formation. Our aim was to select young stellar objects (YSOs) in the AKARI FIS catalogue. We used AKARI Far-Infrared Surveyor and Wide-field Infrared Survey Explorer data to derive mid- and far-infrared colours of YSOs. Classification schemes based on Quadratic Discriminant Analysis have been given for YSOs. The training catalogue for QDA was the whole sky selection of previously known YSOs (i.e. listed in SIMBAD). A new catalogue of AKARI FIS YSO candidates including 44001 sources has been prepared. Reliability of the classification is over 90% as tested in comparison to known YSOs. As much as 76% of our YSO candidates are from previously uncatalogued type. The vast majority of these sources are Class I and II types according to the Lada classification. The distribution of AKARI FIS YSOs' is well correlated with that of the galactic ISM. Local over densities were found on infrared loops and towards the cold clumps detected by Planck.

研究の動機と目的

• AKARI FIS Bright Source Catalogue の全天空において、多波長赤外光度計データを用いて若い星形成対象（YSO）を同定・分類すること。
• 中赤外および遠赤外色に基づく、YSOと他の星および星間物質源を区別する強固な分類スキームの開発。
• YSO候補の大規模な空間的分布が、赤外線ループや Planck の冷いクラウドといった銀河系星間媒体（ISM）構造とどのように関連しているかを調査すること。
• SIMBADに登録された既知のYSOと比較し、統計的検証手法を用いてYSOカタログの信頼性と完全性を評価すること。
• YSO表面密度とISM特性の相関を分析することで、星形成の物理的条件および臨界しきい値を解明すること。

提案手法

• AKARI FIS の全天空光度計データ（65, 90, 140, 160 µm の4バンド）と WISE の中赤外バンド（3.4, 4.6, 12, 22 µm）を用い、源の多バンド赤外色を導出し、分類に用いた。
• 既知のYSOを含むトレーニングカタログをSIMBADから取得し、2次判別分析（QDA）を用いて源をYSOクラスに分類した。
• 既知のYSOとの照合により分類の信頼性を補正し、SIMBADの既知YSOを基準に90%以上の正確性を達成した。
• YSO候補の空間的分布をマップ化し、銀河系CO放出（Dame et al. 2001）、赤外線ループ（GIRLs）、Planck 初期冷いクラウド（ECCs）と比較した。
• 赤外線ループやクラウド周辺のYSO過剰分布の統計的有意性を検証するためにモンテカルロシミュレーションを実施した。
• Planck ECCクラウドとの相関およびCOの面密度分析に基づき、星形成の臨界表面密度しきい値として 1.6×10²² cm⁻² を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 多波長赤外色を用いた AKARI FIS BSC における YSO 分類の信頼性と完全性は何か？
• RQ2 AKARI YSO 候補の空間的分布は、赤外線ループや Planck の冷いクラウドといった銀河系ISM 構造とどのように相関しているか？
• RQ3 星形成が顕著に誘発される分子ガスの臨界表面密度は何か？
• RQ4 YSOは赤外線ループや冷たいクラウドといった特定のISM特徴と優先的に関連しているか？その関連性は統計的に有意か？
• RQ5 YSOを伴うか否かによって、Planck ECC クラウドの物理的性質にどのような差が生じるか？

主な発見

• AKARI FIS YSO カタログには44,001個のYSO候補が含まれており、その76%が以前にカタログ化されていなかったものである。
• SIMBADの既知YSOを基準にした検証により、分類の信頼性は90%以上に達している。
• YSO候補の大多数（90%以上）は Lada 分類スキームにおいてクラス I またはクラス II に分類された。
• 98個の赤外線ループ（GIRLs）においてYSOの顕著な過剰分布が確認され、そのうち43個で星形成の統計的に有意な過剰が示された。特に外銀河系領域で顕著であった。
• Planck ECC クラウドのうち41.4%は、その主軸の2倍の範囲内に少なくとも1つの関連するYSOを有しており、YSOを伴うすべてのクラウドは温度が6.7 K以上であった。
• 星形成の臨界表面密度しきい値として 1.6×10²² cm⁻² が特定され、この値を超えると、すべてのクラウドがその2倍の主軸半径内にYSOを有することが確認された。