[논문 리뷰] A Class I and Class II Methanol Maser Survey of Extended Green Objects (EGOs) from the GLIMPSE Survey

C. J. Cyganowski, C. L. Brogan외 2명|arXiv (Cornell University)|2009. 07. 06.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 6인용 수 148

한 줄 요약

이 연구는 GLIMPSE 설문에서 유래한 20개의 확장형 녹색 물체(EGOs)를 대상으로 VLA를 이용한 고해상도 44 GHz(클래스 I) 및 6.7 GHz(클래스 II) CH3OH 매크로스에 대한 조사 수행하여, 클래스 II 매크로스의 검출 비율이 64%이고, 클래스 I 매크로스의 검출 비율이 89%로 높게 나타났으며, 클래스 II 매크로스를 보이는 소스들에서 특히 두드러진 결과를 보였다. 결과는 EGOs가 지속적인 가속을 통해 활성적인 분출을 일으키는 젊고 질량이 큰 YSOs임을 확인한다.

ABSTRACT

We present the results of a high angular resolution Very Large Array (VLA) Class I 44 GHz and Class II 6.7 GHz methanol maser survey of a sample of ~20 massive young stellar object (MYSO) outflow candidates selected on the basis of extended 4.5 micron emission in Spitzer Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE) images. These 4.5 micron-selected candidates are referred to as extended green objects (EGOs), for the common coding of this band as green in three-color IRAC images. The detection rate of 6.7 GHz Class II methanol masers, which are associated exclusively with massive YSOs, towards EGOs is greater than ~64%--nearly double the detection rate of surveys using other MYSO selection criteria. The detection rate of Class I 44 GHz methanol masers, which trace molecular outflows, is ~89% towards EGOs associated with 6.7 GHz methanol masers. The two types of methanol masers exhibit different spatial distributions: 6.7 GHz masers are centrally concentrated and usually coincide with 24 micron emission, while 44 GHz masers are widely distributed and generally trace diffuse 4.5 micron features. We also present results of a complementary James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) single-pointing molecular line survey of EGOs in the outflow tracers HCO+(3-2) and SiO(5-4). The HCO+ line profiles and high SiO detection rate (90%) are indicative of the presence of active outflows. No 44 GHz continuum emission is detected at the 5 mJy/beam (5 sigma) level towards 95% of EGOs surveyed, excluding bright ultracompact HII regions as powering sources for the 4.5 micron outflows. The results of our surveys constitute strong evidence that EGOs are young, massive YSOs, with active outflows, presumably powered by ongoing accretion.

연구 동기 및 목표

• 적외선으로 선택된 EGOs를 통해 활성적인 가속과 분출을 보이는 거대 젊은 항성 물체(MYSOs)를 식별하고 특성화하기.
• Spitzer GLIMPSE 이미지에서 4.5 μm 확장된 발광으로 식별된 EGOs가 지속적인 항성 형성의 징후가 되는 매크로스를 포함하고 있는지 테스트하기.
• EGOs 내에서 매크로스, 분출, 적외선 발광 간의 공간적 및 운동적 관계를 규명하기.
• 4.5 μm 발광의 원인이 초소형 H ii 영역일 수 있음을 배제하기 위해 44 GHz 연속 방출을 탐색하기.
• 보조적인 JCMT 선 조사로 HCO+ (3-2) 및 SiO (5-4)를 통해 분자 분출의 존재를 확인하기.

제안 방법

• 약 20개의 EGOs를 대상으로 고각해상도 VLA 관측을 수행하여 6.7 GHz(클래스 II CH3OH 매크로스) 및 44 GHz(클래스 I CH3OH 매크로스)에서 관측을 수행하였다.
• Spitzer GLIMPSE 4.5 μm 이미지를 사용하여, 점원소와는 다릅직한 형태를 띠는 확장형 녹색 물체로 EGOs를 식별하였다.
• 분자 분출을 추적하기 위해 보조적인 단일 포인팅 JCMT 관측을 통해 HCO+ (3-2) 및 SiO (5-4) 선을 수행하였다.
• 초소형 H ii 영역이 4.5 μm 발광의 원인이 될 수 있음을 배제하기 위해 44 GHz 연속 방출을 탐색하였다.
• 매크로스 위치, 24 μm, 4.5 μm 및 분자 선 방출 간의 공간적 상관관계를 분석하여 분출 구조와 자극 메커니즘을 추론하였다.
• 매크로스 검출 비율과 선 프로파일 진단을 통한 통계적 분석을 통해 분출 활동과 소스 진화를 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 EGOs를 향한 6.7 GHz 클래스 II CH3OH 매크로스의 검출 비율은 얼마이며, 다른 MYSO 선별 방법과 비교해 볼 때 어떠한가?
• RQ2 EGOs 내에서 44 GHz 클래스 I 및 6.7 GHz 클래스 II CH3OH 매크로스의 공간 분포는 4.5 μm 및 24 μm 발광과 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ3 일부 모델이 제안하는 것처럼 초소형 H ii 영역이 EGOs의 4.5 μm 확장된 발광의 원인일 수 있는가?
• RQ4 HCO+ 및 SiO 선 프로파일은 EGOs 내에서 활성적인 분자 분출의 존재를 확인하는가?
• RQ5 매크로스 방출은 EGOs의 분출 기체의 물리적 조건과 어떤 관계가 있는가?

주요 결과

• EGOs를 향한 6.7 GHz 클래스 II CH3OH 매크로스의 검출 비율은 ≥64%이며, 다른 MYSO 조사에서의 평균 검출 비율보다 거의 두 배에 달한다.
• 6.7 GHz 매크로스를 보이는 EGOs에서 44 GHz 클래스 I CH3OH 매크로스의 검출 비율은 약 89%로 나타나, 분출 활동과의 강한 연관성을 보여준다.
• 6.7 GHz 매크로스는 중심에 집중되어 있으며 24 μm 발광과 공간적으로 일치하여 중심 원시 항성에서 발생하는 방출과 일치한다.
• 44 GHz 매크로스는 넓게 분포되어 있으며 4.5 μm의 흐린 특징을 따라 추적하여, 이는 확장된 분출 날개를 추적함을 나타낸다.
• SiO(5-4) 선은 조사한 EGOs의 90%에서 검출되었으며, 복잡한 선 프로파일은 높은 속도로 활성적인 분출을 나타낸다.
• 95%의 EGOs에서 5 mJy beam⁻¹ (5σ) 수준에서 44 GHz 연속 방출을 검출하지 못하여, 초소형 H ii 영역이 4.5 μm 발광의 원인일 수 있음을 배제하였다.