[論文レビュー] The Carina Nebula: A Laboratory for Feedback and Triggered Star Formation

Nathan Smith, Kate Brooks|ArXiv.org|Sep 29, 2008

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、近接性、低減光、および極端な星族の特徴を活かして、巨大小星からのフィードバックおよび誘発星形成を研究するための優れた実験的場としてのカイニラ星雲の位置づけを提示している。UV放射およびO型星とWNH星の星風が、現在、ネビュラの進化を駆動し、新たな星形成を誘発していることが示され、一方でηカイニラの過去の高輝度は、この領域の構造を深く形作っていたことが明らかになった。

ABSTRACT

The Carina Nebula (NGC 3372) is our richest nearby laboratory in which to study feedback through UV radiation and stellar winds from very massive stars during the formation of an OB association, at an early phase before SNe have disrupted the environment. This feedback is triggering new generations of star formation around the periphery of the nebula, while simultaneously evaporating the gas and dust reservoirs out of which young stars are trying to accrete. Carina is currently powered by UV radiation from 65 O-type stars and 3 WNH stars, but for most of its lifetime when its most massive star (Eta Car) was on the main-sequence, the Carina Nebula was powered by 70 O-type stars that produced an ionizing luminosity 150 times stronger than in Orion. At a distance of 2.3 kpc, Carina has the most extreme stellar populationwithin a few kpc of the Sun, and suffers little interstellar extinction. It is our best bridge between the detailed star-formation processes that can be studied in nearby regions like Orion, and much more extreme but also more distant regions like 30 Doradus. Existing observations have only begun to tap the tremendous potential of this region for understanding the importance of feedback in star formation; it will provide a reservoir of new discoveries for the next generation of large ground-based telescopes, space telescopes, and large submillimeter and radio arrays.

研究の動機と目的

• 巨大小星からのフィードバックがカイニラ星雲の構造をどのように形成し、その後続の星形成を誘発するかを調査すること。
• 近接して高分解能で観測可能なH II領域において、初期のフィードバック（UV放射および星風）から予期される超新星段階への移行を理解すること。
• カイニラ星雲における拡散的X線放射の起源を解明し、星風と過去の超新星爆発からの寄与を区別すること。
• オリオンのような近接した星形成領域と、30ドラドスのような遠方で極端な領域との間の橋渡しとしてカイニラ星雲を活用すること。
• 巨大小星が超新星噴出物によって原始惑星円盤を汚染できる条件を特定し、太陽系形成に与える影響を示唆すること。

提案手法

• HST、スパイクァー、チャンドラ、XMM-ニュートンのマルチ波長観測データを分析して、イオン化ガス、ダスト構造、X線放射をマッピングすること。
• HST/WFPC2およびアーカイブ済みのUKスミス望遠鏡写真を用いて、ゾウの鼻のような構造やホムンクルスネビュラのような形態的特徴を調査すること。
• 拡散的X線放射のスペクトル解析を実施し、温度成分（0.26 keVおよび0.62 keV）と元素組成（Ne、Fe、N）を同定すること。
• 星風加熱モデルと超新星噴出物モデルを観測されたX線スペクトル特徴と比較して、エネルギー源を制約すること。
• ネビュラの統合輝度と膨張ダイナミクスを用いて、星風からの機械的エネルギー入射を推定すること。
• X線放射、ダスト帯、高密度領域との空間的相関を評価し、吸収・放射モデルの妥当性を検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 カイニラ星雲における拡散的X線放射の主な起源は何か—星風か、過去の超新星爆発か？
• RQ2 ηカイニラの過去の極めて高いUV輝度は、カイニラ星雲の形態的構造とイオン化構造にどのように影響を与えたか？
• RQ3 O型星およびWNH星の星風と放射が、南のピラールスのような高密度なピルラーに新たな星形成をどの程度誘発しているか？
• RQ4 なぜX線放射は空間的に異なるスペクトル成分を示し、南部領域でFeとNeが強化されているのか？
• RQ5 観測されたX線およびダストの形態は、単一の超新星イベントで説明可能か、それ以上の複雑な起源を必要とするか？

主な発見

• カイニラ星雲は65個のO型星と3個のWNH星によって駆動されており、全イオン化放射輝度はオリオン星雲の150倍にのぼる。
• 現在は光学的に見えないが、ηカイニラはそのGreat Eruption以前に約3 MyrにわたりネビュラのUVイオン化場を支配しており、ネビュラ構造を形作っていた。
• 星風による機械的エネルギー入射は、ネビュラの膨張を駆動するのに十分であり、大規模な動力学的挙動を説明するために近年の超新星が不要であることを示している。
• 南部領域の拡散的X線放射には0.62 keVの硬い成分と、NeおよびFeの過剰な組成が観測され、超新星起源の可能性を示唆している。
• 南部X線領域に顕著な窒素の増加がないことから、巨大小星の星風が主な寄与を果たしているとは考えにくく、星風は予想されるN豊富な特徴を示すものである。
• 軟X線が乏しく、Fe/Neが強化された放射とV字型のダスト帯が空間的に一致していることから、複雑な線路上の吸収や局所的噴出物の存在が示唆されるが、明確な超新星の痕跡とは見なせない。