[論文レビュー] The radial distribution of OB star formation in the Galaxy

L. Bronfman, Simón Casassus+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、OB星形成に関連する高密度分子ガスコアの最初の完全な銀河的サーベイを、CS(2-1)線観測を用いて行い、埋め込まれた大質量星をトレースした。その結果、大質量星形成は0.55 R⊙でピークを示し、ガウス型FWHMは0.28 R⊙であり、H₂層よりも62%薄く、南銀河では北銀河よりも2.4倍高い単位H₂質量あたりの効率を示しており、大質量星形成効率に顕著な径方向および方位角方向の非対称性があることが明らかになった。

ABSTRACT

We present the azimuthally averaged radial distribution of 748 regions of OB star formation in the whole galactic disk, based on our previous CS(2-1) survey of UC H II regions. Embedded massive stars produce a total FIR luminosity of 1.39E8 Lsun within the range 0.2

研究の動機と目的

• 大規模赤外線輝度をトレーサーとして用い、全銀河ディスクにわたる大質量星形成の方位平均径分布を導出すること。
• 大質量星形成の空間的分布とCOサーベイから導かれた分子水素(H₂)表面密度の分布を比較すること。
• 異なる銀河中心距離および銀河四分円ごとに、単位H₂質量あたりの大質量星形成効率を調査すること。
• 大質量星形成層のスケール長および厚さを分子ガスディスクに対して測定すること。

提案手法

• 本研究では、超小形H II領域に関連する高密度ガスコアからのCS(2-1)線発光を用いて特定された748個のOB星形成領域の完全サンプルを用いた。
• 赤外線宇宙望遠鏡(IRAS)のフラックスとCS(2-1)線プロファイルからの運動距離を用い、埋め込まれたOB星のダスト再放射熱を推定して、FIR輝度を導出した。
• FIR輝度の径分布を方位平均し、CO(1-0)サーベイから導かれたH₂表面密度分布と比較した。
• 銀河緯度方向の垂直分布のFWHMを用いて星形成層の厚さを測定し、H₂ディスクの厚さと比較した。
• 外銀河領域において、FIR表面輝度およびH₂表面密度の指数的減衰のスケール長を導出した。
• 単位H₂質量あたりの星形成効率は、FIR表面輝度とH₂表面密度の比として計算し、径方向および方位角方向のビンに分けて分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大質量星形成のピークは銀河ディスクのどこに位置し、分子ガスのそれと比較してどの程度の径方向広がりを示すか？
• RQ2 大質量星形成層の厚さは、銀河ディスク全体にわたって分子ガスディスクのそれと比べてどの程度か？
• RQ3 単位H₂質量あたりの星形成効率は径方向にどのように依存し、北銀河と南銀河の四分円で異なるか？
• RQ4 外銀河領域において、FIR表面輝度とH₂表面密度の指数的スケール長はどのように異なるか？
• RQ5 同じ半径で南銀河の方が北銀河よりも星形成効率が高いのはなぜか？

主な発見

• 銀河ディスク（0.2 ≤ R/R⊙ ≤ 2.0）における大質量星形成の全FIR輝度は1.39 × 10⁸ L⊙であり、その81%が太陽円内（R ≤ R⊙）で発生している。
• FIR輝度の径分布はR = 0.55 R⊙でピークを示し、ガウス型FWHMは0.28 R⊙であり、H₂表面密度（FWHM = 0.52 R⊙）よりも顕著に狭い。
• 太陽円内における大質量星形成層のFWHM厚さは73 pcであり、H₂ディスク厚さ（118 pc FWHM）の62%に相当する。
• 外銀河領域における面からのFIR表面輝度は指数的に減衰し、スケール長は0.21 R⊙であり、H₂表面密度（0.34 R⊙スケール長）よりも急激に減少する。
• 単位H₂質量あたりの星形成効率はR ≈ 0.55 R⊙で最大となり、南銀河では0.41 L⊙/M⊙に達するが、北銀河では0.21 L⊙/M⊙、太陽円内平均では0.18 L⊙/M⊙である。
• 南銀河ではR ≈ 0.55 R⊙で北銀河よりも2.4倍高い単位H₂質量あたりの星形成効率を示しており、大質量星形成効率に顕著な方位角非対称性があることが示された。