[論文レビュー] The Origin of Massive O-type Field Stars. Part II: Field O stars as runaways

W. J. de Wit, L. Testi+2 more|ArXiv.org|Mar 16, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 141

ひとこと要約

本研究では、のへんの巨大O型場星が孤立して形成されるか、若年星団から動的に放出されたものかを調査する。運動学的データ、若年星団への空間的接近度、空間速度解析を用い、43個の場星O型星のうち22個が走破候補であると特定し、O型星の4±2％が星団外で形成される可能性があると結論づける。これは、パワー則指数β=1.7を有する普遍的な星団豊富度分布を仮定した統計モデルと整合的である。

ABSTRACT

In two papers we try to confirm that all Galactic high-mass stars are formed in a cluster environment, by excluding that O-type stars found in the Galactic field actually formed there. In de Wit et al. (2004) we presented deep K-band imaging of 5 arcmin fields centred on 43 massive O-type field stars that revealed that the large majority of these objects are single objects. In this contribution we explore the possibility that the field O stars are dynamically ejected from young clusters, by investigating their peculiar space velocity distribution, their distance from the Galactic plane, and their spatial vicinity to known young stellar clusters. We (re-)identify 22 field O-type stars as candidate runaway OB-stars. The statistics show that ~4% of all O-type stars with V < 8 can be considered as formed outside a cluster environment. Most are spectroscopically single objects, some are visual binaries. The derived percentage for O-type stars that form isolated in the field based on our statistical analyses is in agreement with what is expected from calculations adopting a universal cluster richness distribution with power index of beta = 1.7, assuming that the cluster richness distribution is continuous down to the smallest clusters containing one single star.

研究の動機と目的

• のへんの巨大O型場星が、銀河系で孤立して形成されるか、若年星団から動的に放出されたものかを検証すること。
• 観測された場星O型星の集団が、現地形成ではなく動的放出機構によって説明可能かどうかを特定すること。
• 星団豊富度分布と星の初期質量関数（IMF）をモデリングすることで、孤立した巨大星形成の統計的妥当性を評価すること。
• 場星O型星の観測された運動学的および空間的性質を、走破星の理論的期待値と比較すること。
• 孤立O型星の存在が、すべての巨大星が星団で形成されるという仮説を脅かすかどうかを評価すること。

提案手法

• 43個の場星O型星の特異空間速度を計算するために、Hipparcosの自己運動および radial velocity を分析する。
• 既知の若年星団（年齢 <10 Myr）への空間的接近度を評価し、放出の可能性がある場所を特定する。
• 銀河平面からの距離を、放出履歴の運動学的指標として評価する。
• 単一天体星団まで下限を設けた普遍的な星団豊富度分布を用いた統計モデリングを適用する。
• 初期質量関数（IMF）および星団質量関数を用いて、孤立O型星の期待される割合を予測する。
• 観測された場星O型星の統計と理論的予測を比較し、形成メカニズムを推論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 のへんのO型場星の何パーセントが、孤立して形成されるのではなく、若年星団から動的に放出されたものか？
• RQ2 場星O型星の観測された運動学的および空間的性質は、動的放出シナリオで説明可能か？
• RQ3 孤立O型星の存在は、普遍的な星団豊富度分布と標準的なIMFと統計的に整合的か？
• RQ4 観測された場星O型星集団は、巨大星がすべて星団で形成されるという仮説をどの程度支持するか？
• RQ5 星団質量関数とIMFの組み合わせは、星団外で形成される場星O型星の数をどの程度予測できるか？

主な発見

• 特異空間速度および若年星団への接近度に基づき、43個の場星O型星のうち22個が走破候補と特定された。
• 星団外で形成されるO型星の観測された割合は4±2％であり、パワー則指数β=1.7を有する普遍的な星団豊富度分布からの理論的期待と整合的である。
• 統計モデルは、すべての星が星団で形成されても、孤立した巨大星形成が星団形成のまれな結果として生じ得ると予測する。
• 場星O型星集団には、現地形成の強い証拠がないため、大多数が星団から放出されたものであるという仮説を支持する。
• 結果は、大マゼラン銀河やM51における外部銀河の孤立巨大星の観測と整合的である。
• 急勾配の場IMF（α_field ≥ 2.8）は、星団サイズ関数と星の質量関数の畳み込みによって生じる可能性があり、異なる星形成モードとは無関係である。