[論文レビュー] The first stars of the Rho Ophiuchi Dark Cloud. XMM-Newton view of Rho Oph and its neighbors

I. Pillitteri, S. J. Wolk+2 more|arXiv (Cornell University)|May 24, 2016

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 56被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、ラーダ・オphiuchi A+B連星系を対象としたXMM-Newtonによる53 ksの観測を報告し、89個のX線源を検出。そのうち22個は年齢5–10 Myrのディスクを有さないクラスIIIの若い星であり、L1688コアの北に位置するより古い、特徴的なクラスタを形成している。これは、現在のL1688における活発な星形成を前後する早期の星形成バーストを示しており、Upper Sco-Cenの超新星衝撃波に基づく誘発星形成モデルに反する。

ABSTRACT

Star formation in molecular clouds can be triggered by the dynamical action of winds from massive stars. Furthermore, X-ray and UV fluxes from massive stars can influence the life time of surrounding circumstellar disks. We present the results of a 53 ks XMM-Newton observation centered on the Rho Ophiuchi A+B binary system. Rho Ophiiuchi lies in the center of a ring of dust, likely formed by the action of its winds. This region is different from the dense core of the cloud (L1688 Core F) where star formation is at work. X-rays are detected from Rho Ophiuchi as well as a group of surrounding X-ray sources. We detected 89 X-ray sources, 47 of them have at least one counterpart in 2MASS + All-WISE catalogs. Based on IR and X-ray properties, we can distinguish between young stellar objects (YSOs) belonging to the cloud and background objects. Among the cloud members, we detect 3 debris disk objects and 22 disk-less / Class III young stars. We show that these stars have ages in $5-10$ Myr, and are significantly older than the YSOs in L1688. We speculate that they are the result of an early burst of star formation in the cloud. An X-ray energy of $\ge5 imes10^{44}$ ergs has been injected into the surrounding medium during the past $5$ Myr, we discuss the effects of such energy budget in relation to the cloud properties and dynamics.

研究の動機と目的

• ラーダ・オphiuchi A+B系およびその周辺領域のX線的性質を調査し、星形成の歴史を理解すること。
• X線および赤外データを用いて、若い星形成対象（YSO）およびディスクを有さない星を特定・分類すること。
• L1688コアの北に位置する領域の星の年齢および進化状態を、特にダストリング構造と関連して特定すること。
• 質量の大きな星からのX線およびUV放射が、雲の力学的ダイナミクスおよびディスク進化に果たす役割を評価すること。
• X線放射のエネルギー収支を評価し、ラーダ・オphiuchi領域における観測されたバブルの拡張と整合性があるかを検証すること。

提案手法

• ラーダ・オphiuchi A+B連星系を標的に53 ksのXMM-Newton観測を実施した。
• 2MASSおよびAll-WISEカタログと照合し、赤外色および等級に基づいて対象を分類した。
• X線放射度および変動性を指標として、若いディスクを有さない星（クラスIII）とディスクを有するYSO（クラスIおよびII）を区別した。
• X線および赤外データを統合し、検出された星の年齢および進化段階を推定した。
• 過去5 Myr間の総X線エネルギー出力を、飽和状態のL_X/L_bol ≈ 10^-3を仮定して推定し、観測されたバブルの駆動に果たす役割を評価した。
• 星の固有運動を分析し、運動学的グループを特定し、クラスタ形成の歴史を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ラーダ・オphiuchi A+B周辺のXMM-Newton領域で検出された若い星形成対象の年齢および進化状態は何か？
• RQ2 この領域の星のX線放射度関数および変動性は、L1688コアのそれと比べてどう異なるか？
• RQ3 ラーダ・オphiuchiに観測された部分的に開いたダストリングの起源は何か？また、質量の大きな星からの星風はその形成にどのような役割を果たすか？
• RQ4 観測されたX線エネルギー出力は、周囲のバブルの運動エネルギーおよび拡張時間スケールを説明するのに十分か？
• RQ5 5–10 Myrのディスクを有さない星のクラスタの存在は、Upper Sco-Cenの超新星衝撃波に基づく誘発星形成モデルに反するか？

主な発見

• 合計89個のX線源が検出され、そのうち47個が2MASSおよびAll-WISEカタログとの対応を持つ。
• 検出された源のうち22個は、年齢5–10 Myrのディスクを有さないクラスIIIの若い星と分類され、より早い段階の星形成を示している。
• 遷移またはデブリディスクを有する対象はわずか3個にとどまり、L1688コア（t ~ 1 Myr）と比較して、ディスクの散逸が著しく進行していることが示唆された。
• 過去5 Myr間のX線エネルギー出力は≥5×10^44 ergと推定され、観測されたバブルを膨張させるのに十分なエネルギーであったが、バブルの形成時間（約1.2 Myr）は星の年齢よりも短い。
• 22個のディスクを有さない星の空間的分布および固有運動から、それらは約5 Myrの年齢の共通のクラスタを形成しており、L1688の若いYSOとは明確に異なる、局所的（in situ）に形成されたものであると示唆された。
• 一部の星でフレア活動が観測され、ループ長さは約1個の星の半径程度と推定され、他の若い活発星と整合的であった。