[논문 리뷰] Cloud Motion and magnetic fields: Four clouds in the Cepheus Flare region

Ekta Sharma, G. Maheswar외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 09. 15.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 97인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 고위도 Cepheus Flare 지역의 네 개의 분자운 구름 복합체—L1147/1158, L1172/1174, L1228, L1251—의 운동학적 특성과 자기장 상호작용을 조사한다. Gaia EDR3의 젊은 항성 물체(YSO)의 고정된 운동량을 사용하여 연구자들은 구름의 운동을 추론하고 Planck의 편광 데이터를 결합하여 자기장 방향을 분석한다. 주요 발견은 구름의 운동 방향이 주변 자기장으로부터 약 30°의 오차를 보이며(예외적으로 L1172/1174에서는 약 45°), 덩어리 정렬은 자기장과 전반적으로 상관관계가 없음을 시사하여 국소적 역학이 핵심 구조 형성에 영향을 미친다.

ABSTRACT

The Cepheus Flare region consists of a group of dark cloud complexes that are currently active in star formation. The aim of this work is to estimate the motion of four clouds, L1147/1158, L1172/1174, L1228 and L1251 located at relatively high Galactic latitude (b $\gt$ 14$^{\circ}$) in the Cepheus Flare region. We study the relationship between the motion of the cloud with respect to the magnetic field and the clump orientations with respect to both the magnetic field and the motion. We estimated the motion of the molecular clouds using the proper motion and the distance estimates of the young stellar objects (YSOs) associated with them using the Gaia EDR3 data. By assuming that the YSOs are associated with the clouds and share the same velocity, the projected direction of motion of the clouds are estimated. We estimated a distance of 371$\pm$22 pc for L1228 and 340$\pm$ 7 pc for L1251 implying that all four complexes are located at almost the same distance. Assuming that both the clouds and YSOs are kinematically coupled, we estimated the projected direction of motion of the clouds using the proper motions of the YSOs. All the clouds in motion are making an offset of $\sim$ 30$^{\circ}$ with respect to the ambient magnetic fields except in L1172/1174 where the offset is $\sim$ 45$^{\circ}$. In L1147/1158, the starless clumps are found to be oriented predominantly parallel to the magnetic fields while prestellar clumps show random distribution. In L1172/1174, L1228 and L1251,the clumps are oriented randomly with respect to magnetic field. With respect to the motion of the clouds, there is a marginal trend that the starless clumps are oriented more parallel in L1147/1158 and L1172/1174. In L1228, the clumps major axis are oriented more randomly. In L1251, we find a bimodal trend in case of starless clumps.

연구 동기 및 목표

• Gaia EDR3의 젊은 항성 물체(YSO)의 고정된 운동량을 사용하여 Cepheus Flare 지역의 네 개 분자운 복합체의 운동학적 운동을 규명하는 것.
• 이들 구름에서 구름 운동, 자기장 방향, 덩어리 주축 간의 기하학적 관계를 평가하는 것.
• 전반적인 자기장이 아닌 국소적 구름 역학이 예비성 및 성숙하지 않은 덩어리의 정렬을 지배하는지 조사하는 것.
• 고위도 성간 형성 영역에서 자기장이 구름 운동과 핵 형성에 안정성 또는 영향을 미치는 역할을 평가하는 것.

제안 방법

• 각 구름 복합체와 관련된 YSO의 중앙 기울기 및 거리 추정치를 바탕으로 구름의 거리를 추정.
• YSO의 고정된 운동량을 기반으로 부모 구름와 운동학적 결합이 있다고 가정하여 투영된 구름 운동 방향을 추론.
• Planck 857 GHz 마이크로파 편광 데이터를 사용하여 주변 자기장 방향을 매핑하여 투영된 자기장 기하학을 결정.
• 통계 히스토GRAM을 사용하여 덩어리 주축과 자기장, 구름 운동 벡터 간의 각도 오차를 정량화.
• 예비성 및 성숙하지 않은 덩어리의 상대적 정렬을 자기장 및 구름 운동과 비교하여 정렬 또는 무작위성의 경향을 식별.
• HEALPix 및 healpy를 사용하여 하늘 영역 투영 및 데이터 분석을 수행하여 Cepheus Flare 지역 전반에 걸쳐 일관된 공간 샘플링을 확보.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 L1147/1158, L1172/1174, L1228, L1251 분자운 복합체의 투영 운동 방향은 무엇인가?
• RQ2 예비성 및 성숙하지 않은 덩어리의 정렬 방향은 주변 자기장과 구름 운동 벡터와 어떻게 관련이 있는가?
• RQ3 네 개의 구름 복합체 전반에 걸쳐 덩어리 주축과 자기장 또는 구름 운동 간에 체계적인 정렬이 존재하는가?
• RQ4 전반적인 자기장이 아닌 국소적 구름 역학이 예비성 핵의 최종 정렬을 결정하는 데 얼마나 기여하는가?

주요 결과

• L1228의 거리는 371±22 pc로 추정되고, L1251는 340±7 pc로 추정되어 네 개의 구름 복합체가 모두 유사한 거리(약 350 pc)에 위치함을 시사한다.
• 모든 구름에서 주변 자기장으로부터 약 30°의 투영 운동 오차를 보이며, L1172/1174만 약 45°의 오차를 보인다.
• L1147/1158에서는 예비성 덩어리가 주로 자기장과 평행으로 정렬되어 있는 반면, 예비성 덩어리는 방향이 무작위로 분포되어 있다.
• L1172/1174, L1228, L1251에서는 자기장에 대해 덩어리 주축이 무작위로 정렬되어 특별한 정렬 경향이 없음을 보였다.
• 구름 운동에 대해선 L1147/1158와 L1172/1174의 예비성 덩어리가 운동 벡터와 더 평행한 경향이 있으며, L1251에서는 예비성 덩어리가 이중 정렬 패턴을 보였다.
• 핵의 정렬과 전반적인 또는 국소적 자기장 간에 전반적인 상관관계는 발견되지 않았으며, 대신 국소적 구름 역학이 덩어리 정렬을 결정하는 데 주요 역할을 한다.