[論文レビュー] The Young Cluster and Star Forming Region NGC 2264

S. E. Dahm|ArXiv.org|Aug 28, 2008

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 16

ひとこと要約

本論文は、NGC 2264を若年銀河団および星形成領域のベンチマークとしてレビューし、多波長観測を統合してその階層的構造、継続的な星形成、多様な恒星集団を特徴づける。主な発見として、中央値年齢が約3 Myr、年齢分散が約5 Myrであることが判明し、星形成の主な2か所（IRS1およびIRS2）が特定され、広範な原始星活動、分子流、およびヘービッヒ・ハロオブジェクトの確認がなされ、NGC 2264は初期恒星進化および原始惑星環進化を研究するための主要な標的であることが確立された。

ABSTRACT

NGC 2264 is a young Galactic cluster and the dominant component of the Mon OB1 association lying approximately 760 pc distant within the local spiral arm. The cluster is hierarchically structured, with subclusters of suspected members spread across several parsecs. Associated with the cluster is an extensive molecular cloud complex spanning more than two degrees on the sky. Star formation is ongoing within the region as evidenced by the presence of numerous embedded clusters of protostars, molecular outflows, and Herbig-Haro objects. The stellar population of NGC 2264 is dominated by the O7 V multiple star, S Mon, and several dozen B-type zero-age main sequence stars. X-ray imaging surveys, H-alpha emission surveys, and photometric variability studies have identified more than 600 intermediate and low-mass members distributed throughout the molecular cloud complex, but concentrated within two densely populated areas between S Mon and the Cone Nebula. Estimates for the total stellar population of the cluster range as high as 1000 members and limited deep photometric surveys have identified 230 substellar mass candidates. The median age of NGC 2264 is estimated to be 3 Myr, but an apparent age dispersion of at least 5 Myr can be inferred from the broadened sequence of suspected members. Infrared and millimeter observations of the cluster have identified two prominent sites of star formation activity centered near NGC 2264 IRS1, a deeply embedded early-type star, and IRS2, a star forming core and associated protostellar cluster. Given its relative proximity, well-defined stellar population, and low foreground extinction, the cluster will remain a prime candidate for star formation studies throughout the foreseeable future.

研究の動機と目的

• NGC 2264の多波長観測を統合し、その階層的構造と星形成歴を理解すること。
• 銀河団および分子雲複合体にわたる低・中質量の主系列前星の分布と性質を特徴づけること。
• 特にIRS1およびIRS2を含む、活発な星形成領域を特定・分析し、それらに関連する原始星集団および噴出流を調査すること。
• 全恒星および準恒星集団を評価し、銀河団質量およびメンバー数の推定値を算出すること。
• 主系列前等時線フィッティングおよび光度変動研究を用いて、銀河団の年齢分散と進化状態を評価すること。

提案手法

• 電波からX線帯域にわたる多波長データ（IRAS、Spitzer IRAC/MIPS、ROSAT、Chandra、XMM-Newton、および地上望遠鏡による光学およびミリ波長調査）を活用した。
• 低質量星の色-等級図に主系列前等時線フィッティングを適用し、中央値年齢が約3 Myr、年齢分散が約5 Myrであると推定した。
• Hα放射、X線、光度変動調査を統合し、600個以上の中・低質量銀河団メンバーを同定した。
• ミリ波およびサブミリ波長観測を分析し、分子雲コアのマップ作成と、残存雲質量が約3.7 × 10⁴ M☉であると推定した。
• 高分解能画像（例：適応光学、スペックラ干渉法）を用いて、R MonおよびIRS1周辺の原始星周囲構造および双極的噴出流を解明した。
• 歴史的調査（例：Herbig 1954、Walker 1956）のデータと現代のデータセットを統合し、銀河団理解の時間的変遷を追跡した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 主系列前等時線フィッティングから、NGC 2264銀河団の現在の年齢と年齢分散は何か？
• RQ2 NGC 2264の恒星集団は分子雲複合体にどのように分布しているか？また、支配的となる準集団は何か？
• RQ3 NGC 2264における星形成の主な場所は何か？原始星活動および噴出流活動が活発であるという証拠は何か？
• RQ4 残存する分子雲コアの全質量は何か？また、銀河団の形成と進化とどのように関係しているか？
• RQ5 X線、Hα、赤外、ミリ波長観測の多波長観測が、銀河団メンバーの進化状態と多重性をどのように制約するか？

主な発見

• 主系列前等時線のフィッティングにより、NGC 2264の中央値年齢は約3 Myrと推定された。
• 色-等級図におけるメンバーとされる星のシーケンスの幅が広がっていることから、少なくとも約5 Myrの年齢分散が推定された。
• Hα放射、X線調査（ROSAT、Chandra、XMM-Newton）および光度変動研究を統合し、600個以上の主系列前星が同定された。
• 銀河団は階層的構造を持っており、数パーセクにわたって分散する準集団を有し、全質量が少なくとも約3.7 × 10⁴ M☉の分子雲複合体の上に重なっている。
• 星形成の主な2か所が特定された：IRS1（深く埋もれたB2–B5型星）およびIRS2（原始星集団コア）、両者とも活発な噴出流と原始星活動を伴う。
• Spitzer IRAC/MIPS調査により、原始惑星環を有する星の包括的カウントが得られ、スペクトルエネルギー分布（SED）の比較による原始惑星環構造の詳細なモデリングが可能になると期待されている。