[論文レビュー] The Carina Flare: What can fragments in the wall tell us?

Richard Wünsch, Pavel Jáchym+6 more|arXiv (Cornell University)|Nov 18, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 30被引用数 14

ひとこと要約

本研究では、カリーナフレアスーパーシェル内の分子雲G285.90+4.53で、高分解能APEX 13 CO(J=2–1)およびC 18 O(J=2–1)観測を用いて51個の断片を同定した。クラスター質量関数と一般的な断片間隔は、外部圧力が関与する重力不安定性（PAGI）によって最もよく説明され、外部圧力は約1.4×10⁻¹² dyne cm⁻²、表面密度は9×10⁻⁴ g cm⁻²を要し、シェルの全体的性質と整合的である。

ABSTRACT

$^{13}$CO(J=2--1) and C$^{18}$O(J=2--1) observations of the molecular cloud G285.90+4.53 (Cloud~16) in the Carina Flare supershell (GSH287+04-17) with the APEX telescope are presented. With an algorithm DENDROFIND we identify 51 fragments and compute their sizes and masses. We discuss their mass spectrum and interpret it as being the result of the shell fragmentation process described by the pressure assisted gravitational instability - PAGI. We conclude that the explanation of the clump mass function needs a combination of gravity with pressure external to the shell.

研究の動機と目的

• カリーナフレアスーパーシェルの壁に存在する分子クラスターの起源を調査すること。
• Cloud 16における観測されたクラスター質量関数（CMF）と断片間隔が、重力的断片化メカニズムによって説明可能かどうかを特定すること。
• 観測されたクラスター特性を用いて、圧力支援重力不安定性（PAGI）モデルの予測を検証すること。
• 観測された断片質量と間隔から、シェル壁の外部圧力と表面密度を制約すること。
• シェルの断片化が重力のみによって駆動されているのか、あるいは外部圧力の支援が必要であるのかを評価すること。

提案手法

• APEX望遠鏡を用いて、0.34 pcの空間分解能で高分解能の13 CO(J=2–1)およびC 18 O(J=2–1)線観測が実施された。
• 発光データから51個の明確なクラスターを同定するためにDENDROFINDアルゴリズムが適用され、ピーク輝度、サイズ、質量が測定された。
• 観測されたクラスター分布からクラスター質量関数（CMF）と一般的な断片間隔（dMST）が導出された。
• PAGIモデルを用いて、シェルの表面密度（Σ）と外部圧力（P_EXT）の関数として断片の質量と間隔を予測した。
• 観測されたクラスター特性（m_CMF = 10 M⊙、d_MST = 1.7 pc）をPAGIの等高線に一致させ、ΣとP_EXTを推定した。
• 推定された外部圧力と表面密度を、シェルの全質量（M ~ 10⁶ M⊙、R ~ 150 pc）からの独立した推定値と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Cloud 16における観測されたクラスター質量関数は、重力的断片化のみで説明可能か？
• RQ2 カリーナフレアの壁で観測された断片質量と間隔を再現するには、どの程度の外部圧力と表面密度が必要か？
• RQ3 圧力支援重力不安定性（PAGI）モデルは、Cloud 16における観測されたクラスター特性と整合的か？
• RQ4 観測されたクラスター特性は、シェル断片化のPAGIモデル予測とどのように比較されるか？
• RQ5 カリーナフレアにおける断片化プロセスは、重力に加えて外部圧力の支援を必要としているか？

主な発見

• APEX観測により、0.34 pcの空間分解能でCloud 16に51個のクラスターが解像され、NANTENデータで観測された以前のものよりも小スケールの断片化が明らかになった。
• クラスター質量関数のピーク（m_CMF）は10 M⊙、一般的な断片間隔（d_MST）は1.7 pcであり、APEXデータからの測定値である。
• 観測されたクラスター特性はPAGIモデルと整合的であり、シェルの表面密度Σ = 9×10⁻⁴ g cm⁻²および外部圧力P_EXT = 1.4×10⁻¹² dyne cm⁻²を要することが示された。
• 導出された表面密度は、全質量と半径に基づくカリーナフレアスーパーシェルの平均表面密度（Σ ~ 7×10⁻⁴ g cm⁻²）と良好に一致している。
• 必要な外部圧力は、z ~ 250 pcにおける局所的熱圧力を上回っており、乱流や磁場などの追加の支持機構の存在を示唆している。
• 結果から、この領域におけるクラスター質量関数は重力のみでは説明できず、断片化プロセスを安定化させるために外部圧力が必要であると示唆される。