[논문 리뷰] 2MASS wide field extinction maps: V. Corona Australis

J. Alves, M. Lombardi외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 01. 13.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 56인용 수 20

한 줄 요약

이 연구는 2MASS 설문과 Nicer/Nicest 알고리즘을 사용하여 코로나 불라시스 분자 복합체의 광역 적외선 투과도 지도를 제작하였으며, 3 arcmin 해상도와 0.02 mag 감도를 달성하였다. 이는 45 pc 길이의 필라멘터리 구름을 드러내며, 질량의 2/3 이상이 A_K ≈ 0.15 mag 이하에 분포해 있으며, 이 구역에서는 확률 밀도 함수(PDF)가 소음에 의해 지배된다. 이 구름의 분자 성분은 기울기 -3인 거듭제곱 법칙에 가장 잘 맞으며, 이는 표준 로그정규 모델에 도전하는 바이다.

ABSTRACT

We present a near-infrared extinction map of a large region ($\sim$870 deg$^2$) covering the isolated Corona Australis complex of molecular clouds. We reach a 1-$σ$ error of 0.02 mag in the K-band extinction with a resolution of 3 arcmin over the entire map. We find that the Corona Australis cloud is about three times as large as revealed by previous CO and dust emission surveys. The cloud consists of a 45 pc long complex of filamentary structure from the well known star forming Western-end (the head, $N \geq10^{23}$ cm$^{-2}$) to the diffuse Eastern-end the tail, ($N \leq10^{21}$ cm$^{-2}$). Remarkably, about two thirds of the complex both in size and mass lie beneath A$_V\sim1$ mag. We find that the PDF of the cloud cannot be described by a single log-normal function. Similar to prior studies, we found a significant excess at high column densities, but a log-normal + power-law tail fit does not work well at low column densities. We show that at low column densities near the peak of the observed PDF, both the amplitude and shape of the PDF are dominated by noise in the extinction measurements making it impractical to derive the intrinsic cloud PDF below A$_K

연구 동기 및 목표

• 근적외선 항성 투과도를 이용하여 코로나 불라시스 분자 복합체의 광역, 고다이나믹 레인지 투과도 지도를 제작하기 위해.
• 구 nu, 특히 희박한 외곽 영역을 포함한 구름의 대규모 구조와 열밀도 분포를 특성화하기 위해.
• 열밀도의 본질적 확률 밀도 함수(PDF)를 평가하고, 이가 로그정규 분포인지 거듭제곱 법칙 분포인지 여부를 판단하기 위해.
• 측정 소음이 낮은 열밀도 영역에서 진짜 PDF를 유도하는 데 끼치는 제약 조건을 조사하기 위해.
• 특히 고립된 시스템에서 희박하고 열밀도가 낮은 막대의 질량 및 구조 예산에서의 역할을 평가하기 위해.

제안 방법

• 1,070만 개의 2MASS 항성에 Nicer(Near-Infrared Color Excess Revisited) 및 Nicest(향상된 Nicer) 알고리즘을 적용하여 약 870 deg² 범위의 K-대역 투과도를 유도하였다.
• 다중 대역 항성 색상 초과 기법을 사용하여 투과도를 추정하였으며, 전경 항성 오염과 배경 비균일성을 보정하였다.
• 3 arcmin 해상도의 픽셀 기반 접근 방식을 사용하여 투과도를 매핑하였으며, 고열밀도 영역에서 희박한 항성 샘플링에 의한 편향을 최소화하였다.
• 로그정규 및 거듭제곱 법칙 함수를 사용하여 열밀도 PDF를 모델링하였으며, 적합도 평가를 위해 하이브리드 모델(로그정규 + 거듭제곱 법칙)도 시험하였다.
• 낮은 열밀도 영역에서 PDF의 소음 기여도를 정량화하기 위해 관측된 PDF의 형태와 폭을 기대되는 통계적 불확실성(1-σ ≈ 0.02 mag)과 비교하였다.
• Nicest 방법을 사용하여 밀도 높은 영역에서의 부분 픽셀 비균일성과 투과도 편향을 보정하여 고열밀도 영역에서의 정확도를 향상시켰다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 코로나 불라시스 분자 복합체의 진정한 범위와 질량 분포, 특히 희박한 외곽 영역까지 포함하여 어떻게 되어 있는가?
• RQ2 코로나 불라시스 복합체의 열밀도 PDF가 단일 로그정규 분포에서 얼마나 벗어나며, 이는 그 형성과 진화에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ3 낮은 열밀도 영역(A_K < 0.15 mag)에서 관측된 PDF가 진정한 복합체의 구조가 아니라 측정 소음에 의해 형성된 정도는 어느 정도인가?
• RQ4 복합체의 분자 성분(A_K > 0.15 mag)은 거듭제곱 법칙으로 더 잘 기술되는가, 아니면 넓은 로그정규 PDF로 기술되는가?
• RQ5 희박하고 열밀도가 낮은 막대가 복합체의 질량 및 구조 예산에서 어떤 의미를 가지며, 어떻게 형성될 수 있는가?

주요 결과

• 코로나 불라시스 복합체는 약 870 deg²를 차지하며, 45 pc에 이르는 굽은 필라멘터리 구조로 이루어져 있으며, 별 형성 영역인 서부 끝(머리)은 A_K > 5 mag에 이르고, 동부 끝(꼬리)는 A_K ~ 0.05 mag까지 연장된다.
• 구름의 질량 약 65%가 A_V ≈ 1 mag 이하에 분포해 있으며, 이는 이전에 CO나 먼지 방출 조사에서 감지되지 않은 풍부한 낮은 열밀도 물질의 저금고임을 시사한다.
• 관측된 열밀도 PDF는 단일 로그정규 함수로 잘 기술되지 않으며, 고열밀도 영역에서 상당한 초과가 관찰된다.
• A_K ≈ 0.15 mag 이하에서는 PDF의 폭과 형태가 측정 소음(1-σ ≈ 0.02 mag)에 의해 지배되며, 이 영역에서 본질적 복합체 PDF를 유추하는 것은 실용적이지 않다.
• A_K ≈ 0.15 mag 이상에서 분자 성분의 PDF는 기울기 -3인 거듭제곱 법칙으로 가장 잘 기술되며, 이는 매우 낮은 열밀도에서 피크를 이루는 넓은, 낮은 폭의 로그정규 PDF의 尾 꼬리로도 해석될 수 있다.
• 동부 끝의 희박한 막대는 주로 원자성 또는 전이 단계 물질일 가능성이 높으며, 이는 코로나 불라시스가 고립된 복합체에서 원자성에서 분자성으로의 전이와 피드백 과정을 연구하는 데 고유한 실험실이 될 수 있음을 시사한다.