[논문 리뷰] A SCUBA imaging survey of ultracompact HII regions: The environments of massive star formation

M. A. Thompson, J. Hatchell외 3명|ArXiv.org|2006. 04. 10.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 122인용 수 60

한 줄 요약

105개의 IRAS로 선택된 초소형 HII 영역에 대한 SCUBA 조사에서 90%가 마이크로미터 클러스터와 연관되어 있으며, 105개의 영역에서 총 155개의 클러스터가 검출되었다. 라디오가 강한 클러스터는 표준 UC HII 영역 모델과 잘 일치하는 반면, 라디오가 약한 클러스터—주로 UC HII 영역 이전 단계의 물체로 간주됨—는 형상과 밀도가 HMPO와 유사하여 초기 거대 별 형성 단계를 시사한다.

ABSTRACT

We present a SCUBA submillimetre (450 & 850 micron) survey of the environment of 105 IRAS point sources, selected from the Wood & Churchwell (1989a) and Kurtz, Churchwell & Wood (1994) radio ultracompact (UC) HII region surveys. We detected a total of 155 sub-mm clumps associated with the IRAS point sources and identified three distinct types of object: ultracompact cm-wave sources that are not associated with any sub-mm emission (sub-mm quiet objects), sub-mm clumps that are associated with ultracompact cm-wave sources (radio-loud clumps); and sub-mm clumps that are not associated with any known ultracompact cm-wave sources (radio-quiet clumps). 90% of the sample of IRAS point sources were found to be associated with strong sub-mm emission. We consider the sub-mm colours, morphologies and distance-scaled fluxes of the sample of sub-mm clumps and show that the sub-mm quiet objects are unlikely to represent embedded UC HII regions unless they are located at large heliocentric distances. Many of the 2.5 arcmin SCUBA fields contain more than one sub-mm clump, with an average number of companions (the companion clump fraction) of 0.90. The clumps are more strongly clustered than other candidate HMPOs and the mean clump surface density exhibits a broken power-law distribution with a break at 3 pc. We demonstrate that the sub-mm and cm-wave fluxes of the majority of radio-loud clumps are in excellent agreement with the standard model of ultracompact HII regions. We speculate on the nature of the radio-quiet sub-mm clumps and, whilst we do not yet have sufficient data to conclude that they are in a pre-UC HII region phase, we argue that their characteristics are suggestive of such a stage.

연구 동기 및 목표

• 450 및 850 μm에서의 SCUBA 영상 기반으로 초소형 HII 영역의 마이크로미터 환경을 조사하기 위해.
• 라디오 및 마이크로미터 연관성을 기반으로 클러스터를 라디오-침묵형, 라디오-강한형, 마이크로미터-침묵형으로 분류하기 위해.
• 마이크로미터 클러스터의 물리적 성질과 군집화 특성을 거대 별 형성과 관련하여 평가하기 위해.
• 라디오-침묵형 클러스터가 거대 별 형성에서 UC HII 영역 이전 단계를 나타내는지 평가하기 위해.
• 마이크로미터 피크와 라디오 방출 HII 영역 간의 공간적 관계를 규명하기 위해.

제안 방법

• Wood & Churchwell (1989a) 및 KCW94 (1994)의 라디오 조사에서 선별된 105개의 IRAS 점원소에 대해 450 및 850 μm에서 SCUBA 마이크로미터 영상 조사를 수행하였다.
• 세 가지 유형의 클러스터로 분류: 마이크로미터-침묵형(마이크로미터 방출 없음), 라디오-강한형(cm 파장 소스와 연관된 마이크로미터 클러스터), 라디오-침묵형(알려진 라디오 소스 없음).
• 마이크로미터 복사수준, 색상, 형상, 거리 보정 복사수준을 측정하여 물리적 성질을 평가하였다.
• 동반 클러스터 비율(CCF)과 동반 클러스터의 평균 표면 밀도를 계산하여 군집화 정도를 정량화하였다.
• 라디오-강한 클러스터의 관측된 850 μm 및 cm 파장 복사수준을 표준 UC HII 영역 모델과 비교하였다.
• 마이크로미터 피크와 라디오 소스 간의 각도적 오프셋을 분석하여 이온화 복사에 의한 밀도 물질 제거를 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 초소형 HII 영역의 마이크로미터 환경은 어떠한가? 그리고 클러스터는 라디오 방출과 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ2 라디오-침묵형 마이크로미터 클러스터는 거대 별 형성에서 UC HII 영역 이전 단계와 일치하는가?
• RQ3 라디오-강한 및 라디오-침묵형 소스 간의 마이크로미터 클러스터의 형상 및 복사수준 특성은 어떻게 비교되는가?
• RQ4 마이크로미터 클러스터의 공간 분포와 군집화는 거대 별 형성 영역의 물리적 구조를 반영하는가?
• RQ5 라디오-강한 클러스터에서 관측된 마이크로미터 및 cm 파장 복사수준은 표준 UC HII 영역 모델의 예측과 얼마나 일치하는가?

주요 결과

• 105개의 IRAS 점원소 중 90%가 강한 마이크로미터 복사와 연관되어 있어 밀도 높은 클러스터 환경이 널리 퍼져 있음을 시사한다.
• 동반 클러스터 비율(CCF)은 0.90 ± 0.07로, HMPO의 0.65보다 유의미하게 높아 UC HII 영역 환경에서 더 강한 군집화를 나타낸다.
• 클러스터 동반자의 평균 표면 밀도는 3 pc에서 끊어지는 거듭제곱 법칙을 따르며, 이는 거대 별 군집 형성에 자연스러운 척도일 수 있음을 시사한다.
• 라디오-강한 클러스터는 표준 UC HII 영역 모델과 뛰어난 일치를 보이며, 라이만 연속 스펙트럼 복사수준이 850 μm 대비 cm 파장 복사수준 비율과 일치한다.
• 라디오-침묵형 클러스터는 낮은 거리 보정 복사수준과 라디오-강한 클러스터와 유사한 형상을 보이며, 이는 더 이른 진화 단계일 가능성을 시사한다.
• UC HII 영역은 일반적으로 마이크로미터 피크에서 ≥10″ 이상 이격되어 있으며, 이는 주로 이온화에 의한 물질 제거 때문일 것이며, 중간 거리 5 kpc에서 약 0.1 pc의 제거 반경이 추정된다.