[논문 리뷰] A census of molecular hydrogen outflows and their sources along the Orion A molecular ridge: characteristics and overall distribution

C. J. Davis, D. Froebrich외 10명|ArXiv.org|2008. 12. 19.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 74인용 수 40

한 줄 요약

이 연구는 near-IR WFCAM 영상, Spitzer mid-IR 광도 측정, 그리고 submillimeter 먼지 연속 스펙트럼 맵을 사용하여 오리온 A 분자 리지 전역에서 116개의 분자 수소(H₂) 분출을 포괄적으로 조사한다. 연구는 H₂ 분출원이 주로 평탄하거나 양의 스펙트럼 기울기를 가진 Class 0/I 원시별임을 확인하였으며, H₂ 제트 단계가 원시별 단계보다 짧게, 빠르게 흐려진다는 것을 발견하여, 동역학적으로 짧은 수명을 가지며 원시별이 주계열 별로 진화하기 이전에 약해지는 분출 단계임을 시사한다.

ABSTRACT

We present wide-field near-IR images of Orion A. K and H2 1-0S(1) images of a contiguous 8 sqr degree region are compared to photometry from Spitzer and dust-continuum maps obtained with MAMBO and SCUBA. We also measure proper motions for H2 features in 33 outflows. We increase the number of known H2 outflows in Orion A to 116. A total of 111 H2 flows were observed with Spitzer; outflow sources are identified for at least 72 of them. The MAMBO 1200 micron maps cover 97 H2 flows; 57 of them are associated with Spitzer sources and dust cores or extended emission. The H2 jets are widely distributed and randomly orientated; the jets do not appear to be orthogonal to large-scale filaments or even to the small-scale cores. Moreover, H2 jet lengths and opening angles are not obviously correlated with indicators of outflow source age - source spectral index or (sub)millimetre core flux. We demonstrate that H2 jet sources are predominantly protostellar with flat or positive spectral indices, rather than disk-excess (or T Tauri) stars. Most protostars in molecular cores drive H2 outflows. However, not all molecular cores are associated with protostars or H2 jets. On statistical grounds, the H2 jet phase may be marginally shorter than the protostellar phase, though must be considerably shorter than the prestellar phase. In terms of their spectral index, H2 jet sources are indistinguishable from protostars. The few true protostars without H2 jets are almost certainly more evolved than their H2-jet-driving counterparts. We also find that protostars that power molecular outflows are no more (nor no less) clustered than protostars that do not. The H2 emission regions in outflows from young stars clearly weaken and fade very quickly, before the source evolves from protostar to pre-main-sequence star.

연구 동기 및 목표

• 오리온 A 거대 분자운 전역에서 분자 수소 분출을 식별하고 특성화하기.
• 다중 파장 데이터를 사용하여 각 H₂ 분출을 그 기원이 되는 원시별 및 관련 분자핵과 연관시키기.
• 원시별 진화와 관련하여 H₂ 분출의 공간 분포, 방향성, 동역학적 특성 파악하기.
• H₂ 제트 단계가 다른 원시별 진화 단계에 비해 얼마나 지속되는지 평가하기.
• H₂ 발광이 흐름 길이, 허브 각도, 소스 연령을 추적하는 데 얼마나 신뢰할 수 있는 지표인지 평가하기.

제안 방법

• UKIRT의 WFCAM를 사용하여 오리온 A의 약 8 제곱도의 영역에서 넓은 시야의 near-IR K-대역 및 H₂ 1-0 S(1) 협대역 영상 촬영을 통해 H₂ 분출을 맵핑하였다.
• Spitzer 우주 망원경의 mid-IR 광도 측정을 통해 원시별과 디스크 과잉 소스를 식별하였으며, 스펙트럼 에너지 분포(SED) 지표로 스펙트럼 기울기 α를 제공하였다.
• MAMBO 및 SCUBA의 submillimeter 먼지 연속 스펙트럼 맵을 사용하여 조밀한 분자핵을 추적하고, 분출원과의 연관성을 분석하였다.
• 33개의 분출에서 H₂ 특징의 정규 운동을 측정하여 흐름-소스 연관성을 정밀화하고 동역학적 연령을 추론하였다.
• 최근접 이웃(NN) 분석을 포함한 통계적 분석을 적용하여, H₂ 분출원의 공간 군집화가 다른 원시별 및 디스크 과잉 소스와 비교되었다.
• 다중 파장 교차 식별 및 형태학적 비교를 통해 H₂ 제트를 원시별 소스 및 먼지 핵과 연결하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 오리온 A 분자 리지에 있는 분자 수소 분출의 총 수와 공간 분포는 어떻게 되는가?
• RQ2 H₂ 분출은 원시별 소스와 조밀한 분자핵과 어떻게 연관되어 있는가?
• RQ3 H₂ 분출 매개변수(길이, 허브 각도)와 스펙트럼 기울기 α 또는 1200 μm 핵 방출량과 같은 소스 연령 지표 간의 관계는 무엇인가?
• RQ4 H₂ 제트는 대규모 필라멘트나 소규모 핵 정렬에 대해 선호되는 방향을 가지는가?
• RQ5 H₂ 제트 단계는 원시별 단계 및 주계열 전 단계에 비해 얼마나 지속되는가?

주요 결과

• 이 연구는 오리온 A에서 116개의 H₂ 분출을 식별하였으며, 이 중 43개는 새로운 탐지로, 해당 지역의 알려진 분출 수를 크게 증가시켰다.
• 관측된 111개의 H₂ 분출 중 72개(65%)는 확실하게 원시별 소스와 연관되어 있으며, 추가로 12개는 가능성이 있는 연관성이 확인되어, H₂ 분출이 주로 Class 0/I 원시별에 의해 주도됨을 확인한다.
• H₂ 제트 소스는 다른 원시별보다 더 군집되어 있지 않으며, 이는 H₂ 제트 단계가 짧고 빠르게 흐려지며 원시별 진화 중에 급격히 약해짐을 시사한다.
• H₂ 분출 길이나 허브 각도와 소스 스펙트럼 기울기 α 또는 1200 μm 핵 방출량 간에 유의미한 상관관계가 없으며, 이는 H₂ 발광이 동역학적 연령이나 분출 크기의 추적 지표로 부적절하다는 것을 시사한다.
• H₂ 제트 단계는 원시별 단계보다 약 10배 짧을 가능성이 있으며, 이는 원시별이 주계열 별 단계로 진화함에 따라 H₂ 발광이 급격히 약해짐을 의미한다.
• 원시별이 H₂ 분출을 주도하는 비율이 높음에도 불구하고, H₂ 분출이 없는 다소 진화한 원시별이 소수 관측되어, H₂ 발광이 급격히 약해지는 짧은 전이 단계가 존재할 가능성이 있음을 시사한다.