[논문 리뷰] Low mass star formation and subclustering in the HII regions RCW 32, 33 and 27 of the Vela Molecular Ridge. A photometric diagnostics to identify M-type stars

L. Prisinzano, F. Damiani외 5명|arXiv (Cornell University)|2018. 06. 18.

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한 줄 요약

이 연구는 가시광선, 적외선, 자외선 초과를 특징으로 하는 원반과 낙착을 가진 YSO의 징후로 간주되는 다파장 광도 데이터(가이아, VPHAS, 2MASS, 스피저)를 활용하여 벨라 분자어두운대역의 HII 영역 RCW 32, 33, 27 내에서 0.1 M⊙까지의 저질량 주시퀀스 전주기 별을 식별한다. 저자들은 M형 주시퀀스 전주기 별을 주시퀀스 별과 거대별에서 구별하기 위해 새로운 적색도 기반 진단법을 도입함으로써, 세 개의 서로 다른 청소년 별단이 존재하고, 이는 RCW 33에서는 감소하는 별 형성률과 RCW 32 및 RCW 27에서는 유도된 별 형성으로 나타나며, 먼지 구조물과의 공간적 상관관계 및 연령 기울기를 통해 뒷받침됨을 드러낸다.

ABSTRACT

Most stars born in clusters and recent results suggest that star formation (SF) preferentially occurs in subclusters. Studying the morphology and SF history of young clusters is crucial to understanding early SF. We identify the embedded clusters of young stellar objects (YSOs) down to M stars, in the HII regions RCW33, RCW32 and RCW27 of the Vela Molecular Ridge. Our aim is to characterise their properties, such as morphology and extent of the clusters in the three HII regions, derive stellar ages and the connection of the SF history with the environment. Through public photometric surveys such as Gaia, VPHAS, 2MASS and Spitzer/GLIMPSE, we identify YSOs with IR, Halpha and UV excesses, as signature of circumstellar disks and accretion. In addition, we implement a method to distinguish M dwarfs and giants, by comparing the reddening derived in several optical/IR color-color diagrams, assuming suitable theoretical models. Since this diagnostic is sensitive to stellar gravity, the procedure allows us to identify pre-main sequence stars. We find a large population of YSOs showing signatures of circumstellar disks with or without accretion. In addition, with the new technique of M-type star selection, we find a rich population of young M stars with a spatial distribution strongly correlated to the more massive population. We find evidence of three young clusters, with different morphology. In addition, we identify field stars falling in the same region, by securely classifying them as giants and foreground MS stars. We identify the embedded population of YSOs, down to about 0.1 Msun, associated with the HII regions RCW33, RCW32 and RCW27 and the clusters Vela T2, Cr197 and Vela T1, respectively, showing very different morphologies. Our results suggest a decreasing SF rate in Vela T2 and triggered SF in Cr197 and Vela T1.

연구 동기 및 목표

• 벨라 분자어두운대역의 HII 영역 RCW 32, 33, 27 내에서 0.1 M⊙까지의 매립된 저질량 YSO를 식별하는 것.
• 이들 영역의 청소년 별단의 형태, 공간 분포 및 별 형성 역사를 특성화하는 것.
• 적색도를 활용한 색-색도도에서의 새로운 광도 기반 진단법을 개발하고 적용하여 M형 주시퀀스 전주기 별을 주시퀀스 별과 거대별에서 분리하는 것.
• TGAS 가이아 데이터를 사용하여 별단의 개별 거리를 결정하고 환경적 유도 요인이 별 형성에 미치는 영향을 평가하는 것.
• M형 영역에서 진정한 별단 구성원과 필드 별 오염자(거대별과 전경 주시퀀스 별)를 분리하는 것.

제안 방법

• 가이아, VPHAS, 2MASS, 스피저/GLIMPSE의 광도 데이터를 융합하여 YSO의 원반과 낙착을 나타내는 적외선, Hα, 자외선 초과를 탐지하는 것.
• 광학/적외선 색-색도도에서 새로운 적색도 기반 진단법을 적용하여 M형 주시퀀스 전주기 별을 주시퀀스 별과 거대별에서 분리하는 것. 이는 PMS 별의 더 높은 본질적 빛의 세기 활용.
• 별단 거리의 PMS 이소클론과 비교하여 적색도가 없는 색-등급도도를 사용하여 전경 및 배경 M형 오염자들을 거부하는 것.
• M형 YSO의 공간 분석을 수행하고, WISE 12 μm 이미지와 비교하여 먼지 집합체와 BRC(박쥐처럼 생긴 구조)를 식별하는 것.
• 유래된 연령을 사용하여 M형 YSO 인구를 연령 구간으로 나누어 시간에 따라 변화하는 별 형성률을 추론하고 유도 메커니즘을 식별하는 것.
• 72개의 M형 별을 고전적 기법과 새로운 기법을 모두 사용해 선별한 표본을 대상으로 방법을 검증하여 일관성과 완전성 향상을 확인하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 벨라 분자어두운대역의 HII 영역 RCW 32, 33, 27 내에서 저질량 YSO의 공간 분포와 형태는 어떻게 되는가?
• RQ2 먼지가 많고 적색도가 높은 환경에서 M형 주시퀀스 전주기 별을 신뢰성 있게 식별하고 주시퀀스 별 및 거대별에서 분리할 수 있는가?
• RQ3 세 별단 Vela T1, Vela T2, Cr 197의 별 형성 역사는 무엇이며, 지역적으로 어떻게 다름이 있는가?
• RQ4 RCW 32와 RCW 27에서 유도된 별 형성의 증거가 있으며, 이는 RCW 33의 감소하는 별 형성과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 먼지 구조물과 BRC는 저질량 YSO의 연령 분포와 공간 집합성과 얼마나 관련이 있는가?

주요 결과

• 저자들은 세 개의 HII 영역에서 총 2,035개의 YSO를 식별하였으며, 그 중 상당수는 0.1 M⊙까지의 저질량 별로, M형 주시퀀스 전주기 별을 식별하기 위한 새로운 광도 기반 진단법을 통해 확인되었다.
• 세 개의 서로 다른 청소년 별단—Vela T1, Vela T2, Cr 197—이 식별되었으며, 모두 약 0.85 kpc의 유사한 거리에 있지만, 형태와 별 형성 역사에서 뚜렷한 차이를 보였다.
• RCW 33(또는 Vela T2와 관련)에서는 별 형성률이 감소하는 것으로 나타났고, RCW 32(Cr 197)와 RCW 27(Vela T1)에서는 연령 기울기와 먼지 구조물과의 공간적 상관관계를 통해 유도된 별 형성이 일어나고 있을 가능성이 제기되었다.
• M형 YSO의 공간 분포는 고전적 방법으로 식별된 YSO와 강하게 상관되며, 이는 새로운 진단법의 타당성을 검증하고, 덩어리와 기하학적 구조 내에 매립된 인구의 존재를 확인하는 데 기여했다.
• 개별 적색도 추정치와 PMS 이소클론과의 비교를 통해 필드 별 오염자(전경 M형 주시퀀스 별과 배경 거대별)를 성공적으로 거부하였다.
• M형 YSO의 연령 범위는 0.5에서 13 Myr이며, 연령 기울기는 순차적 또는 유도된 별 형성을 시사하며, 거대 별의 이온화 복사에 의해 유도된 것과 일치한다.