[논문 리뷰] An unbiased search for the signatures of protostars in the rho Ophiuchi Molecular Cloud. II. Millimetre continuum observations

Thomas Stanke, M. D. Smith외 2명|ArXiv.org|2005. 11. 02.

Astrophysics and Star Formation Studies인용 수 81

한 줄 요약

이 연구는 ρ Ophiuchi 분자운에 대한 편향 없는 1.2 mm 연속분포 조사 결과를 제시하며, 별이 없는 핵과 원시별을 포함한 총 136개의-dust 소스를 탐지하였다. 핵 질량 함수는 항성 초기 질량 함수와 유사하지만 질량 기준으로 두 배만큼 이동되어 있으며, 영역 간에 유의미한 차이가 없음을 확인하였다. 이는 초음속이고 계층적인 환경에서 난류에 의해 핵이 형성되며, 핵의 방향은 등방성이고 쌍의 경우 선호적으로 북서-남동 방향으로 정렬되어 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We have performed a 1 square degree 1.2mm dust continuum survey in the rho Oph molecular cloud. We detect a number of previously unknown sources, ranging from extended cores over compact, starless cores to envelopes surrounding young stellar objects of Class 0, Class I, and Class II type. We analyse the mass distribution, spatial distribution and the potential equilibrium of the cores. For the inner regions, the survey results are consistent with the findings of previous narrower surveys. The core mass function resembles the stellar initial mass function, with the core mass function shifted by a factor of two to higher masses (for the chosen opacity and temperature). In addition, we find no statistical variation in the core mass function between the crowded inner regions and those in more isolated fields except for the absence of the most massive cores in the extended cloud. The inner region contains compacter cores. This is interpreted as due to a medium of higher mean pressure although strong pressure variations are evident in each region. The cores display a hierarchical spatial distribution with no preferred separation scale length. However, the frequency distribution of nearest neighbours displays two peaks, one of which at 5000AU can be the result of core fragmentation. The orientations of the major axes of cores are consistent with an isotropic distribution. In contrast, the relative orientations of core pairs are preferentially in the NW-SE direction on all separation scales. These results are consistent with core production and evolution in a turbulent environment. We report a new low-mass Class 0 object and its CO outflow.

연구 동기 및 목표

• 이전의 좁은 시야 조사에서 발생할 수 있는 선택 편향을 피하기 위해, ρ Ophiuchi 분자운에서 1.2 mm 파장에서 편향 없는 광역 조사를 수행하는 것.
• 밀도 높은 핵의 질량 분포, 공간 분포, 그리고 역학 상태를 특성화하며, 평형 상태와 비르발 파라미터를 포함한 잠재적 안정성도 분석하는 것.
• 밀도 높은 내부 영역과 더 이상의 고립된 외부 영역 간에 핵 특성, 예를 들어 질량 함수와 공간 군집화가 어떻게 다를지 조사하는 것.
• 새로운 원시별 후보를 식별하고, 특히 저질량 Class 0 물체에 초점을 맞춰 그들의 분출 기상과 특성을 연구하는 것.
• 밀리미터 연속분포 특성과 적외선 및 분자 분출 데이터를 연계하여 별 형성 모델을 제약하는 것.

제안 방법

• 유럽남부천체우연의 도움을 받아 광역(4,600 arcmin²) 1.2 mm 연속분포 조사를 수행하였으며, 해상도는 약 24 arcsec(125 pc 거리에서 약 3,500 AU)였다.
• dust 투과율 지수 β = 2와 10 K의 먼지 온도를 가정하여 1.2 mm 파장에서의 먼지 방출을 이용해 핵 질량을 추정하였으며, 거리와 복사 밀도를 기반으로 질량을 산정하였다.
• 가장 가까운 이웃 통계와 방향 분석을 통해 핵의 공간 분포를 분석하여 군집화, 선호되는 분리 스케일, 정렬 패턴을 탐지하는 데 사용하였다.
• 핵 질량 함수(CMF)를 항성 초기 질량 함수(IMF)와 비교하여 이격 및 붕괴 여부를 테스트하고, 로그노멀 또는 거듭제곱 법칙 형태와의 일치성을 평가하였다.
• 핵의 안정성을 평가하기 위해 관측된 질량을 임계 Bonnor-Ebert 또는 제인 질량과 비교하였으며, 핵의 크기와 밀도 추정치를 사용하였다.
• 스펙트럼 선 분석과 밀리미터 연속분포 피크와의 공간적 일치를 통해 새로운 저질량 Class 0 후보와 관련된 CO 분출을 식별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ρ Ophiuchi 분자운에서 핵 질량 함수는 항성 초기 질량 함수와 유사한가? 만약 그렇다면, 표준 먼지 투과율과 온도를 가정할 경우 질량 기준으로 몇 배만큼 이동되어 있는가?
• RQ2 밀도 높은 내부 영역과 더 고립된 외부 영역 간에 핵 질량 함수나 공간 분포에 유의미한 차이가 있는가?
• RQ3 난류가 핵의 공간 군집화, 방향, 질량 분포를 어떻게 형성하는가?
• RQ4 핵의 방향과 상대적인 쌍 정렬은 형성 또는 역학적 진화의 선호 방향을 나타내는가?
• RQ5 관측된 핵 특성은 정적인 붕괴가 아닌 난류가 지배하는 중력 불안정한 환경에서 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 핵 질량 함수(CMF)는 표준 먼지 투과율과 온도를 가정할 경우 항성 초기 질량 함수와 유사하지만 질량 기준으로 두 배만큼 높은 질량으로 이동되어 있음을 확인하였다.
• 밀도 높은 내부 영역과 고립된 외부 영역 간에 CMF에 유의미한 차이가 관측되지 않았으며, 가장 질량이 큰 핵이 확장된 구름에서는 부재임을 제외하고는 그러한 차이가 없었다.
• 내부 영역은 더 압축된 핵을 포함하고 있으며, 이는 평균 배경 압력이 높기 때문으로 해석된다. 이는 국소적 압력 변화가 심할지라도 여전히 성립한다.
• 핵의 방향은 등방성으로 분포되어 있으나, 핵 쌍의 상대적 방향은 모든 분리 스케일에서 선호적으로 북서-남동 방향으로 정렬되어 있으며, 이는 대규모 비대칭성을 나타낸다.
• 가장 가까운 이웃 간 거리의 빈도 분포는 두 개의 피크를 보이며, 하나는 약 5,000 AU에서 관측되는데, 이는 핵의 분열 과정을 반영할 수 있다.
• 새로운 저질량 Class 0 물체 후보가 발견되었으며, CO 분출과 연관되어 있어 초기 단계의 별 형성이 진행 중임을 직접적으로 뒷받침하는 증거가 되었다.