[논문 리뷰] Comparing the spatial and kinematic distribution of gas and young stars around the shell-like structure in the CMa OB1 association

J. Gregorio‐Hetem, B. Leflóch외 5명|arXiv (Cornell University)|2021. 08. 18.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 54인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 IRAM-30m 13CO 맵핑과 Gaia EDR3 아스트로메트리를 활용하여 CMa OB1 연합의 쉘 구조 내 분자 가스와 젊은 항성 물체(YSOs) 간의 공간적 및 운동학적 관계를 조사한다. YSOs가 밀도 있는 가스 핵심과 정렬되어 있음을 확인하여 과거 초신성에 의해 유도된 지속적인 별 형성과, 두 개의 구분되는 기체층과 활성적인 원형성 단계를 나타내는 외출을 보여주는 운동학적 구조가 드러난다.

ABSTRACT

The relationship between young stellar clusters and respective parental molecular clouds is still an open issue: for instance, are the similarities between substructures of clouds and clusters just a coincidence? Or would they be the indication of a physical relationship? In order to address these issues, we have studied the CMa OB1/R1 region that shows evidence for a complex star formation history. We obtained molecular clouds mapping with the IRAM-30 metre telescope to reveal the physical conditions of an unexplored side of the CMa region aiming to compare the morphology of the clouds with the distribution of the young stellar objects (YSOs). We also study the clouds kinematics searching for gradients and jet signatures that could trace different star formation scenarios. The YSOs were selected on the basis of astrometric data from Gaia EDR3 that characterise the moving groups. The distance of 1099$_{-24}^{+25}$ pc was obtained for the sample, based on the mean error-weighted parallax. Optical and near-infrared photometry is used to verify the evolutionary status and circumstellar characteristics of the YSOs. Among the selected candidates we found 40 members associated with the cloud: 1 Class I, 11 Class II, and 28 Class III objects. Comparing the spatial distribution of the stellar population with the cores revealed by the 13CO map, we verify that peaks of emission coincide with the position of YSOs confirming the association of these objects to their dense natal gas. Our observations support the large-scale scenario of the CMa shell-like structure formed as a relic of successive supernova events.

연구 동기 및 목표

• CMa OB1/R1 영역 내 분자 가스와 젊은 항성 물체(YSOs) 간의 물리적 연결 고리를 조사하기 위해.
• 초신성 잔재물과 순차적 별 형성 간의 인과적 연관성을 뒷받침하는지, 기체와 별의 공간적 및 운동학적 분포를 판단하기 위해.
• 과거 초신성 사건이 운동학적 및 형태학적 분석을 통해 현재의 별 형성 환경을 어떻게 형성했는지 역할을 평가하기 위해.
• YSO의 진화 계급과 기체 내 외출 서식을 분석하여 지속적인 별 형성 이벤트를 식별하기 위해.

제안 방법

• 밀도 있는 핵심과 운동학적 구조를 추적하기 위해 IRAM-30m 전자기반 13CO (1-0) 선 방출을 사용하여 분자 기체를 맵핑하였다.
• 자기운동과 복사각을 이용해 움직이는 군집을 식별하고 평균 거리를 1099+25−24 pc로 유도하기 위해 Gaia EDR3 아스트로메트리 데이터에서 YSOs를 선별하였다.
• 광학 및 적외선 보정을 사용하여 YSOs를 진화 단계(1형, 2형, 3형)로 분류하여 그 진화 상태를 평가하였다.
• CO 방출의 도플러 속도와 선형 프로파일의 넓이를 분석하여 외출과 원형성 활동을 나타내는 운동학적 기울기를 탐지하였다.
• YSO의 공간적 위치를 13CO 방출 피크와 상관관계 분석하여 밀도 있는 기체 덩어리와의 물리적 연관성을 시험하였다.
• 지역적 맥락을 제공하기 위해 X선(XMM-Newton) 및 WISE 자료를 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CMa OB1 쉘 구조 내 YSO와 밀도 있는 분자 기체 핵심의 공간 분포가 유의미한 정렬을 보이는가?
• RQ2 기체 내 운동학적 서식, 예를 들어 속도 기울기나 넓은 선형 날개가 최근 또는 지속적인 별 형성의 증거인가?
• RQ3 관측된 YSO 인구가 과거 초신성 사건에 의해 유도된 촉발된 별 형성 시나리오와 일치하는가?
• RQ4 13CO 방출 내 운동학적 구조가 구분되는 기체 층을 나타내며, YSO 집합과 상관관계가 있는가?
• RQ5 특히 외출과 원형성 서식을 통해 지역에서 두 번째 별 형성 이벤트의 증거는 무엇인가?

주요 결과

• 40개의 YSOs가 CMa OB1 구름의 구성원으로 확인되었으며, 연령이 5 Myr 미만인 1개의 1형, 11개의 2형, 28개의 3형으로 구성되어 있다.
• YSO의 공간 분포는 13CO 방출 피크와 강하게 상관되어 있으며, 밀도 있는 태초 기체 핵심과의 물리적 연관성을 확인한다.
• 두 개의 구분되는 운동학적 구성 요소가 식별되었으며, 주 구조는 V = 15 ± 1.2 km/s, 보조 구조는 V = 17.4 ± 1.2 km/s로 복잡한 기체 역학을 나타낸다.
• 6개의 밀도 있는 핵심에서 CO 선형 프로파일의 넓은 날개가 관측되어 외출과 지속적인 원형성 활동의 강력한 증거를 제공한다.
• 1형 및 2형 YSO의 존재와 함께 외출 서식은 과거 초신성 충격에 의해 유도된 최근의 별 형성 폭발을 뒷받침한다.
• 전반적인 형태와 운동학적 특성은 순차적인 초신성 폭발에 의해 발생한 쉘 형성의 대규모 시나리오를 지지하며, 국소적 별 형성은 충격 압축에 의해 유도된 것으로 보인다.