[논문 리뷰] A gallery of bubbles - The nature of the bubbles observed by Spitzer and what ATLASGAL tells us about the surrounding neutral material

A. Zavagno, F. Schüller외 8명|arXiv (Cornell University)|2010. 08. 05.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 99인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 스피itzer에 의해 식별된 적외선 버블 102개를 다중파장 데이터로 분석하여, O-B2 항성에 의해 공급되는 이온화된 H II 영역을 수반하는 86%를 발견했으며, 그 중 40%는 경계부에 밀도가 높고 냉각된-dust 쉘을 보이며, collect-and-collapse 메커니즘에 의한 촉발된 다량의 별 형성에 강력한 증거를 제공한다. ATLASGAL 조사에 따르면, 28%의 버블이 상호작용하는 응집체를 보이고 있으며, 13%는 인접한 먼지 클러스터 내에서 초소형 H II 영역을 포함하고 있어, 은하수 평면에서 피드백에 의해 유도된 광범위한 별 형성의 존재를 시사한다.

ABSTRACT

We attempt to determine the nature of the bubbles observed by Spitzer in the Galactic plane, mainly to establish if possible their association with massive stars. We take advantage of the very simple morphology of these objects to search for star formation triggered by HII regions, and to estimate the importance of this mode of star formation. We consider a sample of 102 bubbles detected by Spitzer-GLIMPSE, and catalogued by Churchwell et al.(2006). We use mid-infrared and radio-continuum public data to discuss their nature. We use the ATLASGAL survey at 870 micron to search for dense neutral material collected on their borders. Results: We find that 86% of the bubbles contain ionized gas detected by means of its radio-continuum emission at 20-cm. Thus, most of the bubbles observed at 8.0 micron enclose HII regions ionized by O-B2 stars. Ninety-eight percent of the bubbles exhibit 24 micron emission in their central regions. The ionized regions at the center of the 8.0 micron bubbles seem to be devoid of PAHs but contain hot dust. Among the 65 regions for which the angular resolution of the observations is high enough to resolve the spatial distribution of cold dust at 870 micron, we find that 40% are surrounded by cold dust, and that another 28% contain interacting condensations. The former are good candidates for the collect and collapse process, as they display an accumulation of dense material at their borders. The latter are good candidates for the compression of pre-existing condensations by the ionized gas. Eighteen bubbles exhibit associated ultracompact HII regions and/or methanol masers in the direction of dust condensations adjacent to their ionization fronts. Our results suggest that more than a quarter of the bubbles may have triggered the formation of massive objects.

연구 동기 및 목표

• 은하수 평면 내 스피처에 의해 식별된 적외선 버블의 성격, 특히 다량의 별과의 연관성을 규명하는 것.
• 버블 경계부의 밀도 높은 중성 물질 분포를 분석하여 H II 영역 피드백이 다량의 별 형성 촉발에 어떤 역할을 하는지 평가하는 것.
• 이전 연구들(예: Churchwell et al. 2006)에서 각도 해상도가 제한되어 있어 H II 영역 연관성을 과소평가한 점을 해결하는 것.
• ATLASGAL의 고해상도 870 µm 먼지 복사량을 활용하여 촉발된 별 형성의 가능성이 있는 위치를 식별하는 것.

제안 방법

• 스피처-GLIMPSE 8.0 µm 이미지에서 검출된 CH06 목록의 102개 버블 표본을 사용하였다.
• MAGPIS 조사에서의 20 cm 대역의 전파 연속기 밀도를 활용하여 이온화된 H II 영역를 탐지하였다.
• 스피처-MIPSGAL의 24 µm 복사량을 분석하여 이온화 영역 주변의 뜨거운 먼지와 PAH를 연구하였다.
• ATLASGAL 조사의 고해상도 870 µm 먼지 복사량을 활용하여 버블 경계부의 냉각되고 밀도가 높은 중성 물질을 맵핑하였다.
• 버블 가장자리에서 먼지 응집체와 초소형 H II 영역를 식별하여 별 형성 촉발 여부를 평가하였다.
• 메탄올 마저와 밀도 높은 H II 영역를 먼지 클러스터와 연관지어 초기 단계의 다량의 별 형성 과정을 추적하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스피처에 의해 식별된 적외선 버블 중 실제로 이온화된 H II 영역를 둘러싸는 비율은 얼마이며, 어떤 유형의 항성이 이를 공급하는가?
• RQ2 버블 주변의 밀도 높은 중성 물질 분포는 다량의 별 형성의 촉발 메커니즘인 collect-and-collapse 모델을 어느 정도 지지하는가?
• RQ3 버블 이온화 front에 인접한 먼지 응집체 내에서 초소형 H II 영역와 메탄올 마저는 얼마나 흔한가?
• RQ4 버블 중심부에서 PAH 복사량, 뜨거운 먼지, 이온화된 기체 간의 공간적 관계는 어떠한가?
• RQ5 버블의 형태는 주변 중성 물질과의 상호작용을 어떻게 반영하는가?

주요 결과

• 102개의 버블 중 86%는 20 cm 대역에서 전파 연속기 복사량을 나타내어 이온화된 H II 영역를 둘러싸고 있음을 시사하며, 주로 O-B2 항성이 이를 공급한다.
• 버블의 중심부에서 98%는 24 µm 복사량을 나타내어 뜨거운 먼지 존재를 시사하지만, 이온화 핵심부에서는 PAH가 관측되지 않고 주변 광분해 영역에서는 관측된다.
• 각도 해상도가 충분한 65개의 버블 중 40%는 경계부에 냉각된 먼지 쉘을 보이며, 이는 촉발된 별 형성의 collect-and-collapse 메커니즘과 일치한다.
• 추가로 28%는 경계부에서 상호작용하는 먼지 응집체를 보이며, 확장하는 H II 영역에 의해 사전 존재하는 밀도 높은 핵심이 압축된 것을 시사한다.
• 13개의 버블은 인접한 먼지 응집체 내에서 초소형 H II 영역를 포함하고 있으며, 5개는 유사한 위치에서 메탄올 마저를 보이며, H II 영역 피드백에 의해 촉발된 활성적인 다량의 별 형성의 증거로 간주된다.
• 이 연구는 버블의 25% 이상이 다량의 별 형성 촉발을 겪었을 가능성이 있으며, H II 영역 피드백이 별 형성 과정에서 중요한 역할을 한다는 결론을 내린다.