[論文レビュー] The Initial Conditions of Stellar Protocluster Formation: III. The Herschel counterparts of the Spitzer Dark Cloud catalogue

N. Peretto, C. Lenfestey+5 more|Research Explorer (The University of Manchester)|Feb 10, 2016

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 29被引用数 18

ひとこと要約

本研究では、ハーシェルHi-GAL 160および250 μmデータを用いて、H₂質量密度ピークを介して実際の赤外暗黒星雲（IRDC）を同定することで、スパイクァー暗黒星雲（SDC）カタログの妥当性を検証した。76% ± 19%のSDCが実際の星雲であることが判明したが、大規模な星雲では55% ± 12%に低下し、中赤外背景の揺らぎによる混入が解消された。これにより、銀河規模の星形成初期条件の研究に耐えうる信頼性の高いサンプルが確立された。

ABSTRACT

Galactic plane surveys of pristine molecular clouds are key for establishing a Galactic-scale view of the earliest stages of star formation. For this reason Peretto & Fuller (2009) built an unbiased sample of IRDCs in the 10 deg < |l| < 65 deg, |b|<1 deg region of the Galactic plane using Spitzer 8micron extinction. However, in absorption studies, intrinsic fluctuations in the mid-infrared background can be mis-interpreted as foreground clouds. The main goal of the study presented here is to disentangle real clouds in the Spitzer Dark Cloud (SDC) catalogue from artefacts due to fluctuations in the mid-infrared background. We constructed H_2 column density maps at ~18" resolution using the 160micron and 250micron data from the Herschel Galactic plane survey Hi-GAL. We also developed an automated detection scheme that confirms the existence of a SDC through its association with a peak on these Herschel column density maps. Detection simulations, along with visual inspection of a small sub-sample of SDCs, have been performed to get better insight into the limitations of our automated identification scheme. Our analysis shows that 76(+/-19)% of the catalogued SDCs are real. This fraction drops to 55(+/-12)% for clouds with angular diameters larger than ~1 arcminute. The contamination of the PF09 catalogue by large spurious sources reflect the large uncertainties associated to the construction of the 8micron background emission, a key stage towards the identification of SDCs. A comparison of the Herschel confirmed SDC sample with the BGPS and ATLASGAL samples shows that SDCs probe a unique range of cloud properties, reaching down to more compact and lower column density clouds than any of these two (sub-)millimetre Galactic plane surveys.

研究の動機と目的

• 中赤外背景の揺らぎによって引き起こされる、スパイクァー暗黒星雲（SDC）カタログ内の実在の赤外暗黒星雲（IRDC）と誤検出された源を区別すること。
• 星形成初期条件の銀河規模の研究に用いる際のPF09 SDCカタログの信頼性を評価すること。
• ハーシェルHi-GALの160および250 μmデータを用いて、高分解能のH₂質量密度マップを構築し、SDCをピークと関連付けることで実際のSDCを同定すること。
• 特に大スケールの特徴に対して、背景放射の揺らぎによるカタログの混入率を定量化すること。
• コンパクトで低質量密度の星雲を含む、特徴的な星雲性質の範囲をカバーするハーシェル確認済みSDCサンプルを確立すること。

提案手法

• ハーシェルHi-GAL調査データの160 μm/250 μm輝度比を用いて、約18″解像度のH₂質量密度マップを構築した。
• ハーシェル質量密度マップのピークと関連付けることで、SDCを自動的に同定する手法を開発した。
• 検出シミュレーションとサブサンプルの視覚的点検を実施し、自動同定手法の限界を評価した。
• 特に小規模および大規模な星雲に影響を及ぼす、ビーム拡散および背景揺らぎを検出アルゴリズムに組み込んだ。
• BGPSおよびATLASGAL調査と比較することで、SDCの星雲性質分布の独自性を評価した。
• 40″アパーチャーの全波長 flux 測定と赤外コントラスト解析を用い、BGPS源との関連を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スパイクァー暗黒星雲（SDC）カタログのうち、中赤外背景の揺らぎによって生じる誤検出と、物理的に関連する実在の星雲はそれぞれどの程度の割合を占めているか？
• RQ2 特に1分以上の大規模な星雲に対して、SDC検出の信頼性はどのように変化するか？
• RQ3 ハーシェルHi-GALの質量密度ピークが、PF09カタログ内の実際のIRDCの存在をどの程度確認できるか？
• RQ4 ハーシェル確認済みSDCサンプルは、BGPS や ATLASGAL などの主なサブミリ波長調査と比較して、星雲の性質（サイズ、質量密度）においてどのように異なるか？
• RQ5 過去の研究では、BGPS源との関連率が低かったが、その理由は何か？特に、源の形状とビーム効果が果たす役割は何か？

主な発見

• PF09カタログに含まれるSDCの76% ± 19%が、ハーシェル質量密度ピークに基づいて実際の星雲として確認された。
• 1分程度の角直径を超える星雲に対しては、実際の星雲の割合が55% ± 12%に低下し、背景揺らぎによる混入が顕著であることが示された。
• 大規模SDCの混入は、元のPF09カタログで星雲を定義するために用いられた8 μm背景放射の不確実性に起因している。
• ハーシェル確認済みSDCサンプルは、BGPS や ATLASGAL と比較して、よりコンパクトで低質量密度の星雲を含む、特徴的な星雲性質の範囲をカバーしている。
• BGPS源との関連性に差異が生じる主な理由は、ビーム拡散と延長した形状の源であり、BGPS源の端縁に位置するSDCは、重心ベースのマッチング手法では見逃される。
• SDCとの関連がない低赤外コントラストのBGPS源は、通常、ビーム充填率が高く、低質量密度のIRDCであり、孤立しているか、低密度クラスターの周辺部に位置することが多い。