[논문 리뷰] Chandra observations of the massive star-forming region S106: X-ray emission from the embedded massive protostellar object IRS 4

Giovanna Giardino, F. Favata외 1명|ArXiv.org|2004. 06. 15.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 26인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 S106 항성 형성 영역의 질량이 큰 별 형성 영역인 Chandra X선 관측을 통해 깊이 매립된 원시별 IRS 4에서 X선 방출을 검출하였다. 그의 높은 질량 손실율에 비해 낮은 X선 광도를 보이지만, IRS 4의 바람 운동량 유량은 더 발달된 질량이 큰 별들과 유사하여, 바람에 의해 유도되는 X선 방출이 초기 주계열 전 단계에서 이미 활성화되어 있음을 시사하며, 질량이 큰 별 형성 과정에서 고에너지 과정이 일찍 시작됨을 시사한다.

ABSTRACT

We present Chandra observations of the massive star-forming region S106, a prominent HII region in Cygnus, associated with an extended molecular cloud and a young cluster. The nebula is excited by a single young massive star located at the center of the molecular cloud and the embedded cluster. The prominence of the cluster in the Chandra observation presented here confirms its youth and allows some of its members to be studied in more detail. We detect X-ray emission from the young massive central source S106 IRS 4, the deeply embedded central object which drives the bipolar nebula with a mass loss rate approximately 1-2 orders of magnitude higher than main sequence stars of comparable luminosity. Still, on the basis of its wind momentum flux the X-ray luminosity of S106 IRS 4 is comparable to the values observed in more evolved (main sequence and giant) massive stars, suggesting that the same process which is responsible for the observed X-ray emission from older massive stars is already at work at these early stages.

연구 동기 및 목표

• S106 항성 형성 영역 내 중심부에 위치한 깊이 매립된 질량이 큰 원시별 S106 IRS 4의 X선 방출을 조사하기 위해.
• IRS 4의 X선 방출이 더 발달된 질량이 큰 별들에서 관측된 바람에 의해 유도되는 메커니즘과 일치하는지 확인하기 위해.
• S106 및 S106 남부 클러스터 내 저질량 및 중간질량 YSO의 X선 특성을 규명하기 위해.
• IRS 4의 X선 광도와 바람 운동량 유량을 바탕으로 그의 진화 단계와 활동성을 평가하기 위해.
• 먼지가 풍부한 환경에서 저질량 YSO를 식별하고 연구하는 데 X선 관측이 얼마나 효과적인지 평가하기 위해.

제안 방법

• S106 영역를 대상으로 45 ks 동안 Chandra ACIS-I X선 관측을 수행하였다.
• 이벤트 목록에 대해 웨이블릿 변환 알고리즘(Pwdetect)을 사용하여 소스 탐지 작업을 수행하였다.
• 7개의 소스에 대해 X선 스펙트럼을 추출하고 분석하였으며, 단일 온도 플라즈마 모델을 가정하여 스펙트럼 피팅을 수행하였다.
• X선 광도는 0.5–8 keV 대역을 사용하여 계산하였으며, 외부 흡수 추정치를 기반으로 보정하였다.
• 질량 손실률과 최종 속도를 바탕으로 바람 운동량 유량을 계산하여, 질량이 큰 별들에서 관측된 X선 광도 경향과 비교하였다.
• 2MASS 적외선 자료를 X선 소스와 교차 식별하여 소스 분류 및 소속 관계 확인을 지원하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 질량이 큰 원시별 IRS 4의 X선 방출은 더 발달된 질량이 큰 별들에서 관측된 바람에 의해 유도되는 메커니즘과 일치하는가?
• RQ2 IRS 4의 X선 광도는 그의 바람 운동량 유량을 바탕으로 한 이론적 예측과 비교해 볼 때 어떻게 되는가?
• RQ3 S106 클러스터 내 중간질량 YSO의 X선 방출 특성은 무엇이며, Herbig Ae/Be 별들에서 관측되는 활동성과 유사한가?
• RQ4 IRS 4의 X선 방출은 그가 매립된 상태임에도 불구하고 질량이 큰 별 형성 과정에서 고에너지 과정이 일찍 시작됨을 시사하는가?
• RQ5 X선 관측은 고도로 은폐된, 질량이 큰 항성 형성 영역 내 저질량 YSO를 효과적으로 식별하고 특성화하는 데 유용한가?

주요 결과

• S106 항성 형성 영역 중심부에 위치한 깊이 매립된 질량이 큰 원시별 S106 IRS 4에서 X선 방출이 검출되었다.
• IRS 4의 X선 광도는 높은 질량 손실율과 높은 볼로메트릭 광도에 비해 낮지만, 바람 운동량 유량은 더 발달된 질량이 큰 별들과 유사하다.
• IRS 4의 X선 광도는 바람 운동량 유량을 바탕으로 한 예측과 일치하여, 이 전주계열 단계에서 바람에 의해 유도되는 X선 방출이 이미 활성화되어 있음을 시사한다.
• 질량 손실율 대비 낮은 X선 광도는 별 바람의 비정상적으로 낮은 최종 속도 때문임이 밝혀졌다.
• 중간질량 YSO(소스 32, 39, 60)는 X선 광도 2–9×10³⁰ erg s⁻¹ 및 약 2 keV의 플라즈마 온도를 보이며, Herbig Ae/Be 별들에서 관측되는 특성과 유사하다.
• S106 및 S106 남부 클러스터는 최근 항성 형성의 흔적을 지닌 것으로 확인되었으며, X선 및 적외선 교차 식별을 통해 저질량 YSO의 집단이 식별되었다.