[논문 리뷰] Herschel far-infrared observations of the Carina Nebula complex II: The embedded young stellar and protostellar population

B. Gaczkowski, T. Preibisch외 4명|Archivio istituzionale della ricerca (Alma Mater Studiorum Università di Bologna)|2012. 11. 13.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 87인용 수 29

한 줄 요약

이 연구는 허셀 적외선 관측을 이용해 카라이나 성운 복합체 내 깊이 매립된 젊은 항성 물체(YSOs)를 식별하고 특성화하며, 75%가 5400 L⊙ 이하의 빛의 세기와 1–10 M⊙ 사이의 질량을 가진 클래스 0 원시 항성으로 나타나며, 구 nu 클라우드 가장자리에 있는 YSO들의 공간적 군집화는 거대 항성의 이온화 파면에 의한 촉발된 항성 형성과 관련이 있음을 밝혀냈다.

ABSTRACT

The Carina Nebula represents one of the largest and most active star forming regions known in our Galaxy with numerous very massive stars.Our recently obtained Herschel PACS & SPIRE far-infrared maps cover the full area (about 8.7 deg^2) of the Carina Nebula complex and reveal the population of deeply embedded young stellar objects, most of which are not yet visible in the mid- or near-infrared.We study the properties of the 642 objects that are independently detected as point-like sources in at least two of the five Herschel bands.For those objects that can be identified with apparently single Spitzer counterparts, we use radiative transfer models to derive information about the basic stellar and circumstellar parameters.We find that about 75% of the Herschel-detected YSOs are Class 0 protostars.The luminosities of the Herschel-detected YSOs with SED fits are restricted to values of <=5400 Lsun, their masses (estimated from the radiative transfer modeling) range from about 1 Msun to 10 Msun.Taking the observational limits into account and extrapolating the observed number of Herschel-detected protostars over the IMF suggest that the star formation rate of the CNC is about 0.017 Msun/yr.The spatial distribution of the Herschel YSO candidates is highly inhomogeneous and does not follow the distribution of cloud mass.Most Herschel YSO candidates are found at the irradiated edges of clouds and pillars.This provides support to the picture that the formation of this latest stellar generation is triggered by the advancing ionization fronts.The currently ongoing star formation process forms only low-mass and intermediate-mass stars, but no massive stars.The far-infrared fluxes of the famous object EtaCar are about a factor of two lower than expected from observations with the ISO obtained 15 years ago; this may be due to dynamical changes in the circumstellar dust in the Homunculus Nebula.

연구 동기 및 목표

• 적외선 데이터를 이용해 카라이나 성운 복합체 내 깊이 매립된 젊은 항성 물체(YSOs)를 식별하고 특성화하기.
• YSO 집단을 분석하여 초기 질량 함수와 항성 형성률을 결정하기.
• YSO들과 구 nu 구조물 간의 공간적 관계를 조사하여 촉발 메커니즘을 평가하기.
• η 카라이나의 과거와 현재의 적외선 복사 강도를 비교하여 원환성 먼지의 변화를 탐지하기.
• SED의 복사 전달 모델링을 통해 YSO의 질량과 빛의 세기를 제약하기.

제안 방법

• 허셀 PACS 및 SPIRE 기구를 사용하여 카라이나 성운 복합체의 8.7 deg² 영역에 걸쳐 깊은 적외선 맵을 확보하였다.
• 최소한 두 개 이상의 허셀 대역(70–500 μm)에서 검출된 642개의 점원형 소스를 식별하였다.
• 허셀 소스를 스피처 대응체와 교차 매칭하여 복사 전달 모델을 사용한 SED 피팅을 가능하게 하였다.
• 133개의 YSO에 대해 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 피팅하여 질량, 빛의 세기, 환경 구조 등의 항성 및 원환성 매개변수를 유도하였다.
• 초기 질량 함수에 따라 관측된 원시 항성 수를 외삽하여 항성 형성률을 추정하였다.
• YSO의 공간 분포를 구 nu 질량과 이온화 파면과 비교하여 촉발 메커니즘을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 허셀 적외선 데이터에 의해 드러난 카라이나 성운 복합체 내 깊이 매립된 YSO들의 분포와 성격은 무엇인가요?
• RQ2 검출된 YSO들 중 클래스 0 원시 항성의 비율은 얼마이며, 그들의 일반적인 빛의 세기와 질량은 무엇인가요?
• RQ3 YSO의 공간 분포는 구 nu 질량과 이온화 파면이나 고밀도 기둥과 관련이 있는가요?
• RQ4 지난 15년 동안 η 카라이나의 적외선 복사 강도가 크게 변화했는가, 그리고 이는 그의 원환성 환경에 어떤 함의를 갖는가요?
• RQ5 카라이나 성운 복합체의 현재 항성 형성률은 얼마이며, 저질량 항성보다 고질량 항성의 형성에 유리한가요?

주요 결과

• 허셀로 검출된 642개의 YSO 후보자 중 약 75%가 클래스 0 원시 항성으로 나타나, 깊이 매립된 주계열 전 항성 물체가 지배적임을 시사한다.
• SED 피팅을 통해 유도된 YSO의 빛의 세기는 ≤5400 L⊙로 제한되며, 복사 전달 모델링을 통해 질량은 1 M⊙에서 10 M⊙ 사이로 추정된다.
• 카라이나 성운 복합체의 항성 형성률은 약 ∼0.017 M⊙/년으로 추정되며, 저질량 및 중간질량 항성 형성이 계속되고 있음을 시사한다.
• YSO 후보자들은 구 nu 구름과 기둥의 조명을 받는 가장자리에 공간적으로 집중되어 있으며, 구 nu 질량 분포와는 일치하지 않는다.
• η 카라이나의 적외선 복사 강도는 15년 전 ISO 측정치에 비해 약 50% 낮아, 호모누쿠루스 성운의 원환성 먼지에 역동적 변화가 있었음을 시사한다.
• 현재 고질량 항성 형성(M ≥ 20 M⊙)에 대한 증거는 발견되지 않았으며, 현재의 항성 형성은 저질량 및 중간질량 항성 형성에 국한되어 있음을 시사한다.