[論文レビュー] The ratio of N(C18O) and Av in Chamaeleon I and III-B using 2MASS and SEST

J. Kainulainen, K. Lehtinen+1 more|CERN Bulletin|Oct 12, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 53被引用数 19

ひとこと要約

本研究は、2MASS赤外線光度測定とSEST C18O線データを用いて、カメレオン I および III-B における N(C18O)/AV 比を調査した。平均的な N(C18O)/AV 比は両雲でほぼ同一（AV−2 あたり約 2×10¹⁴ cm⁻²）であるが、地域的ばらつきが顕著に見られる。星形成領域では、ほこり粒子からの脱着によって比が増加していることが示唆される。一方、静穏領域では N(C18O) 対 AV の関係が浅いため、分子の強力な脱結合が起こっており、COマップでは見えない冷たく密度の高いコアが存在している可能性を示している。

ABSTRACT

We investigate the relationship between the C18O column density and the visual extinction in Chamaeleon I and in a part of the Chamaeleon III molecular cloud. The C18O column densities, N(C18O), are calculated from J=1-0 rotational line data observed with the SEST telescope. The visual extinctions, Av, are derived using JHK photometry from the 2MASS survey and the NICER color excess technique. In contrast with the previous results of Hayakawa et al. (2001), we find that the average N(C18O) / Av ratios are similar in Cha I and Cha III, and lie close to values derived for other clouds, i.e. N(C18O) ~ 2 x 10^14 cm^-2 (Av - 2). We find, however, clear deviations from this average relationship towards individual clumps. Larger than average N(C18O) / Av ratios can be found in clumps associated with the active star forming region in the northern part of Ch a I. On the other hand, some regions in the relatively quiescent southern part of Cha I show smaller than average N(C18O) / Av ratios and also very shallow proportionality between N(C18O) and Av. The shallow proportionality suggests that C18O is heavily depleted in these regions. As the degree of depletion is proportional to the gas density, these regions probably contain very dense, cold cores, which do not stand out in CO mappings. A comparison with the dust temperature map derived from the ISO data shows that the most prominent of the potentially depleted cores indeed coincides with a dust temperature minimum. It seems therefore feasible to use N(C18O) and Av data together for identifying old, dense cores in large scale mappings.

研究の動機と目的

• 分子雲における質量推定を改善するため、カメレオン I および III-B における C18O 項数密度（N(C18O)）と視覚的消光（AV）の関係を特定すること。
• N(C18O)/AV 比の差が、星形成活動や密度・温度といった環境条件と相関しているかどうかを調査すること。
• 特に高密度・低温コアを含む多様な恒星間環境において、標準的な N(H2)/N(C18O) 比の仮定の信頼性を評価すること。
• 2MASS赤外線消光マップと大規模 C18O 合成観測を併用することの有効性を、静穏で冷たく高密度な分子コアの同定に役立てるかどうかを評価すること。
• 特にHayakawaら（2001年）と本研究との間で報告された N(C18O)/AV 測定値に相違が生じた理由を解明すること。

提案手法

• 2MASS全天調査の JHK 光度測定データを用い、NICER 色超過技術により視覚的消光（AV）を導出。
• SEST望遠鏡で観測された J=1-0 遷移線放出を用い、局所熱力学的平衡（LTE）を仮定して C18O 項数密度（N(C18O)）を測定。
• 空間的直接比較を可能とするため、C18O データを 2′ 解像度の 2MASS 消光マップに合わせて平滑化。
• 個々のクラスターおよび領域ごとに N(C18O) 対 AV 図を作成し、平均比からの逸脱を特定。
• ISO データからのダスト温度マップと N(C18O)/AV 異常空間分布を比較し、冷たく高密度なコアを同定。
• 2MASS の色-色図（J−H、H−K）を用い、赤外線過剰発光を示す若い星形成対象（YSO）候補を同定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 カメレオン I および Cha III-B における N(C18O)/AV 比は一様であるか。また、標準値と比較するとどうか？
• RQ2 カメレオン I の北部に位置する活発な星形成領域では、衝撃や放射によってほこり粒子からの脱着が生じ、N(C18O)/AV 比が上昇していると考えられるか？
• RQ3 N(C18O) 対 AV 関係が浅い領域は、冷たく高密度なコアにおける分子の脱結合を示唆しているか？
• RQ4 2MASS 消光マップと大規模 C18O 合成観測の併用は、冷たく静穏な分子コアを効果的に同定できるか？
• RQ5 本研究の N(C18O)/AV 比と、Hayakawa ら（2001年）が Cha I で報告したより急勾配の比との間で、相違が生じる理由は何か？

主な発見

• カメレオン I および Cha III-B における平均的な N(C18O)/AV 比は、約 2×10¹⁴ cm⁻² 毎（AV−2）であり、他の分子雲で報告された値と一致している。
• カメレオン I の北部、活発な星形成領域では、平均比に対して 1.3±0.2 倍の増加が見られ、衝撃や放射による脱着によって気体 C18O が増加している可能性を示唆している。
• カメレオン I の南部、静穏領域では、一部のクラスターで N(C18O) 対 AV 関係が浅く、高気体密度および低温度による強い分子脱結合が原因である可能性がある。
• N(C18O)/AV 図で最も顕著な脱結合コアは、ISO ダスト温度マップの局所的最小値と空間的に一致しており、冷たく高密度な性質が確認された。
• 本研究は、Hayakawa ら（2001年）の研究における C18O データの強度スケールの不整合性が、この差異の原因であると特定し、その矛盾を解消した。
• 2MASS 色-色図を用いて、赤外線過剰発光を示す新しい YSO 候補が4例同定され、低質量星形成が進行中であることが示された。