[論文レビュー] Triggered massive-star formation on the borders of Galactic HII regions. I. A search for `collect and collapse' candidates

L. Deharveng, A. Zavagno+1 more|ArXiv.org|Dec 22, 2004

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 47被引用数 128

ひとこと要約

本稿は、拡張する電離ガスが周囲の分子殻を圧縮・破壊し、新たな星を形成する『たたみこみ・崩壊』メカニズムによって、17個の銀河的H II領域を、大質量星形成の誘発候補として特定した。主な貢献は、周辺部に高輝度近赤外クラスターや中赤外点源を示す領域を的確に選別したことであり、これらは第二世代星形成の強力な兆候である。この選別は、その後の複数波長にわたるフォローアップ観測によって裏付けられた。

ABSTRACT

Young massive stars or clusters are often observed at the peripheries of HII regions. What triggers star formation at such locations? Among the scenarios that have been proposed, the `collect and collapse' process is particularly attractive because it permits the formation of massive objects via the fragmentation of the dense shocked layer of neutral gas surrounding the expanding ionized zone. However, until our recent article on Sh 104, it had not been convincingly demonstrated that this process actually takes place. In the present paper we present our selection of seventeen candidate regions for this process; all show high-luminosity near-IR clusters and/or mid-IR point sources at their peripheries. The reality of a `collect and collapse' origin of these presumably second-generation stars and clusters will be discussed in forthcoming papers, using new near-IR and millimetre observations.

研究の動機と目的

• H II領域の周辺部で『たたみこみ・崩壊』プロセスが大質量星形成を誘発している可能性があるH II領域を同定・選別すること。
• 長年にわたり、銀河的H II領域における『たたみこみ・崩壊』メカニズムの明確な観測的証拠が不足していたという問題を解決すること。
• 近赤外およびミリ波長観測を用いた詳細なフォローアップ観測の優先順位を付けるリストを提供すること。
• 周辺の星形成領域における主たるおよび二次的なイオン化源を区別し、誘発メカニズムを確認すること。
• このプロセスが、中性ガスの高密度・圧縮殻において大質量星や星団を形成するかどうかを調査すること。

提案手法

• H II領域の周辺部に高輝度近赤外クラスターや中赤外点源を示す領域を、候補として選別した。
• IRAS、MSX、2MASSのデータを用いて、中赤外および近赤外の原始星および若い星の対象を同定した。
• IRAM、SEST、MAMBOなどのミリ波長連続放射およびライン観測を用い、密度の高い分子殻および冷たいダスト放射リングを同定する基準を適用した。
• 電離ガスのドップラー速度シフト（例：シャンパン・フラウ）を分析し、周辺クラスタが主たるイオン化源かどうかを評価した。
• 分子ガスおよびダスト放射をマッピングし、圧縮され衝撃を受けた層の存在と潜在的な破壊パターンを検出した。
• 観測された形状（例：輪状ダスト構造）を『たたみこみ・崩壊』モデルの理論的予測と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河的H II領域に、『たたみこみ・崩壊』プロセスの観測的兆候（高密度・圧縮殻、周辺星団など）が存在するか？
• RQ2 H II領域周辺部に観測された高輝度近赤外クラスターや中赤外点源は、第二世代の大質量星形成を示唆するか？
• RQ3 H II領域を取り囲む分子殻が、モデルが要請するように、十分に密度が高く連続的か？
• RQ4 特に輪状ダスト構造のような観測形状は、『たたみこみ・崩壊』メカニズムによって説明可能か、それとも他のプロセスを示唆するか？
• RQ5 これらの領域の周辺クラスタは、自らの星によってイオン化されているのか、それとも中心H II領域からの外部イオン化によって誘発されているのか？

主な発見

• 高輝度近赤外クラスターや中赤外点源がH II領域の周辺部に存在するという基準に基づき、17の候補領域が同定された。
• Sh 104、RCW 40、RCW 79、RCW 120などの領域は、冷たいダスト放射のほぼ完全なリングに囲まれており、高密度・圧縮殻の存在を示している。
• RCW 79では、複数の星形成段階が観測された：コンパクトなH II領域、H2Oメーザー、および関連する赤外源のないダスト凝縮。これは、進行中の破壊を示唆している。
• Sh 104では、密度の高い分子殻と破壊の明確な証拠が確認され、先行研究（Deharveng et al. 2003b）で『たたみこみ・崩壊』プロセスの確認がなされた。
• Sh 217およびSh 219では、周囲の物質が主に低密度の原子水素であるため、『たたみこみ・崩壊』シナリオの成立はやや不確実である。
• 一部の例（例：Sh 219）では、速度シフトが『シャンパン・フラウ』を示唆しているが、中心の励起星と周辺クラスタが明確に分離しているため、外部からの誘発が支持される。