[論文レビュー] The Nearest OB Association: Scorpius-Centaurus (Sco OB2)

T. Preibisch, Eric E. Mamajek|ArXiv.org|Sep 2, 2008

Space Exploration and Technology参考文献 2被引用数 17

ひとこと要約

本研究は、最近の巨大星形成の最も近い場所であるスコーピウス・セントaurusOB association（Sco OB2）について包括的な研究を実施し、上弦座（5 Myr）、上ブリッジ・ルーパス（16 Myr）、下ブリッジ・セントaurus（16 Myr）という3つのサブグループに分けられる低質量星および褐色矮星を同定・特徴付けた。0.1～20 M☉の範囲で初期星質量関数（IMF）を確立し、質量範囲にわたって一貫した年齢が得られ、約35％のメンバーにデブリディスクが残存していることが判明し、非截断の初期星質量関数と、誘発された星形成の起源を支持する結果となった。

ABSTRACT

We summarize observational results on the stellar population and star formation history of the Scorpius-Centaurus OB Association (Sco OB2), the nearest region of recent massive star formation. It consists of three subgroups, Upper Scorpius (US), Upper Centaurus-Lupus (UCL), and Lower Centaurus-Crux (LCC) which have ages of about 5, 17, and 16 Myr. In Upper Scorpius, numerous studies have recently revealed hundreds of low-mass association members, including dozens of brown dwarfs. The empirical mass function could be established over the full stellar mass range from 0.1 M_sun up to 20 M_sun, and was found to be consistent with recent determinations of the field initial mass function. A narrow range of ages around 5 Myr was found for the low-mass stars, the same age as had previously (and independently) been derived for the high-mass members. This supports earlier indications that the star formation process in US was triggered, and agrees with previous conjectures that the triggering event was a supernova- and wind-driven shock-wave originating from the nearby UCL group. In the older UCL and LCC regions, large numbers of low-mass members have recently been identified among X-ray and proper-motion selected candidates. In both subgroups, low-mass members have also been serendipitously discovered through investigations of X-ray sources in the vicinity of better known regions (primarily the Lupus and TW Hya associations). While both subgroups appear to have mean ages of ~16 Myr, they both show signs of having substructure. Their star-formation histories may be more complex than that of the younger, more compact US group. ... (abstract abbreviated; see paper for full abstract).

研究の動機と目的

• 0.1 M☉から20 M☉の範囲で、スコーピウス・セントaurusOB associationにおける全星質量関数を特徴付けること。
• Sco OB2の低質量星の年齢を特定し、高質量星と比較することで、共通の起源があるかを検証すること。
• Sco OB2メンバーにおける原始星周囲ディスク、特にデブリディスクの存在と進化を調査すること。
• 複数波長の観測データを用いて、上弦座、上ブリッジ・ルーパス、下ブリッジ・セントaurusという3つのサブグループの星形成の歴史を調査すること。
• OB associationにおける初期星質量関数（IMF）が截断されているか、あるいは場所のIMFと一致しているかを評価すること。

提案手法

• 大規模なマルチオブジェクト分光調査を用いて、上弦座においては数100の低質量メンバーと数10の褐色矮星を同定した。
• X線と固有運動で選別された候補者を組み合わせて、より古いUCLおよびLCCサブグループの低質量メンバーを特定した。
• スパイトルのデータを含む複数波長の観測を用いて、Sco OB2メンバーにおける原始星周囲ディスクの検出と特徴付けを行った。
• 径速度および光度データを分析して、星および亜星対象の正確な年齢とメンバー確率を導出した。
• 星の集団の統計的解析を用いて、全質量範囲にわたる実験的初期星質量関数（IMF）を構築した。
• 高質量および低質量メンバーに対して独立した年齢決定技術を適用し、星形成の時期が一貫しているかを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Sco OB2における初期星質量関数（IMF）は、0.1 M☉から20 M☉の全星質量範囲で、場所のIMFと一致しているか？
• RQ2 上弦座の低質量星は、高質量星と同様に約5 Myrの年齢を持つのか？これは共通の誘発イベントを示唆するか？
• RQ3 Sco OB2メンバーにおける原始星周囲ディスク、特にデブリディスクの出現頻度と進化状態は何か？
• RQ4 より古いサブグループ（UCLおよびLCC）は、単一の時刻での形成を越えた複雑な星形成の歴史の兆候を示しているか？
• RQ5 上弦座における星形成は、近接するUCLグループからの超新星爆発または風駆動シャワーによって誘発された可能性があるか？

主な発見

• Sco OB2における実験的初期星質量関数（IMF）は、0.1 M☉から20 M☉の全質量範囲で、場所のIMFと一致している。
• 上弦座の低質量星は、約5 Myrに集中する狭い年齢分布を示し、高質量星の年齢と一致している。
• 上弦座における星形成プロセスは、近接するUCLサブグループから発生した超新星または風駆動シャワー波によって誘発された可能性が高い。
• Sco OB2メンバーの約35％が、冷たいほこりを含むデブリディスクを保持しており、ディスクの進化と小惑星体形成が継続的に行われていることを示している。
• より古いサブグループ（UCLおよびLCC）は、より若い、より凝縮した上弦座集団と比較して、構造的不均一性とより複雑な星形成の歴史の兆候を示している。
• 吸収中の星とディスクのない星、およびデブリディスクが共に存在することは、これらの領域でディスクの進化が約10～16 Myrにわたり進行しているという状況を支持する。