[論文レビュー] The Low-mass Populations in OB Associations

César Briceño, T. Preibisch+5 more|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 8被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、星形成歴、初期質量関数（IMF）、および円盤の進化を解明するために、OB associationに存在する低質量準主系列星を調査する。スパイトルの広域調査および赤外データを用いて、OB association内の低質量星は、場のIMFに類似したものであり、1–10 Myrの時間スケールで円盤が消失するが、一部の円盤は最大20 Myrにわたって持続するため、単純な円盤進化モデルに反する結果が得られた。

ABSTRACT

Low-mass stars 0.1 ~< M ~< 1 Msun) in OB associations are key to addressing some of the most fundamental problems in star formation. The low-mass stellar populations of OB associations provide a snapshot of the fossil star-formation record of giant molecular cloud complexes. Large scale surveys have identified hundreds of members of nearby OB associations, and revealed that low-mass stars exist wherever high-mass stars have recently formed. The spatial distribution of low-mass members of OB associations demonstrate the existence of significant substructure ("subgroups"). This "discretized" sequence of stellar groups is consistent with an origin in short-lived parent molecular clouds within a Giant Molecular Cloud Complex. The low-mass population in each subgroup within an OB association exhibits little evidence for significant age spreads on time scales of ~10 Myr or greater, in agreement with a scenario of rapid star formation and cloud dissipation. The Initial Mass Function (IMF) of the stellar populations in OB associations in the mass range 0.1 ~< M ~< 1 Msun is largely consistent with the field IMF, and most low-mass pre-main sequence stars in the solar vicinity are in OB associations. These findings agree with early suggestions that the majority of stars in the Galaxy were born in OB associations. The most recent work further suggests that a significant fraction of the stellar population may have their origin in the more spread out regions of OB associations, instead of all being born in dense clusters. (Abridged version).

研究の動機と目的

• 低質量準主系列星（PMS星）の研究を通じて、OB associationにおける星形成歴を理解すること。
• OB associationにおける初期質量関数（IMF）が場のIMFと一致するか、あるいは低質量で切断されているかを検証すること。
• 低質量星における原始的周囲円盤の消失の時間スケールとメカニズムを調査すること。
• OB associationにおける星形成が短時間のバーストで発生するのか、それとも長期にわたって継続するのかを特定すること。
• 環境的条件が低質量星集団の分布および進化に与える影響を評価すること。

提案手法

• 複数のOB associationにわたる低質量PMS星を同定するために、広域光学および赤外調査（例：2MASS、スパイトル宇宙望遠鏡）を用いた。
• 色等級図およびヘルツシュプラング＝ラッセル（H-R）図の分析により、低質量星の年齢および進化状態を推定した。
• 空間的クラスタリングおよび部分構造解析を用いて、OB association内での凝集体（サブグループ）を検出した。
• スパイトルデータにおける赤外過剰測定値から、円盤分率および円盤消失時間スケールを推定した。
• 低質量星の質量関数からIMFを導出し、場のIMFと比較した。
• 原始的周囲円盤の進化モデルを用いて、異なる年齢における円盤寿命の観測分布を解釈した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 OB association内の低質量星は、星形成が長期間にわたって継続していることを示唆する年齢スプレッドを示しているか？
• RQ2 OB associationにおける初期質量関数（IMF）は、場のIMFと一致しているのか、それとも低質量で切断されているのか？
• RQ3 OB association内の低質量PMS星の原始的降着円盤の消失に要する典型的な時間スケールは何か？
• RQ4 OB association内の低質量星の空間的分布は、母体分子雲の階層的構造をどのように反映しているか？
• RQ5 低質量星集団における観測された部分構造は、逐次的または誘発的星形成によって説明可能か？

主な発見

• OB association内の低質量星は、10 Myrを超える年齢スプレッドの証拠をほとんど示さず、星形成が急速に発生し、母体分子雲が短期間で消失することを支持する。
• OB associationにおける0.1～1 M☉の星の初期質量関数（IMF）は、場のIMFと一致しており、切断がないことを示している。
• 太陽系近傍の低質量PMS星の顕著な割合がOB associationに存在することから、銀河内の大多数の星がこのような領域で形成されたという仮説を支持する。
• OB association内の低質量星の原始的降着円盤は通常数百万年以内に消失するが、一部は10～20 Myrにわたって持続する。
• 低質量メンバーの空間的分布には部分構造（サブグループ）が認められ、大規模なGMC複合体内での短命な分子雲コアからの離散的形成を示唆する。
• 同様の質量を持つ星間でも、円盤消失時間スケールに顕著な差が認められ、環境的要因や初期条件の依存性を示唆する。