[논문 리뷰] Multi-scale analysis of the Monoceros OB 1 star-forming region: II. Colliding filaments in the Monoceros OB1 molecular cloud

J. Montillaud, M. Juvela외 25명|Kölner Universitäts PublikationsServer (Universität zu Köln)|2019. 09. 13.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 97인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 여러 파장에서의 관측을 통해 복잡한 분포를 보이는 Monoceros OB1 분자운 G202.3+2.5 영역에서 두 개의 밀도가 높은 필라멘트의 충돌을 조사한다. 그 결과, 약 10⁵년 전에 시작된 필라멘트 충돌이 높은 기체 유입률(~1×10⁻³ M☉/yr)을 유도하며 기체를 압축하고 별 형성 효율을 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 이 과정에서 별이 형성 중인 원시은하가 두 개의 교차하는 분출류를 발생시키며 활성적인 물질 유입과 방출을 겪고 있으며, NGC 2264 H II 영역의 환경적 영향이나 전체 은하의 붕괴에 의한 유도 가능성도 제기된다.

ABSTRACT

We started a multi-scale analysis of G202.3+2.5, an intertwined filamentary region of Monoceros OB1. In Paper I, we examined the distributions of dense cores and protostars and found enhanced star formation (SF) activity in the junction region of the filaments. In this second paper, we aim to unveil the connections between the core and filament evolutions, and between the filament dynamics and the global evolution of the cloud. We characterise the gas dynamics and energy balance using Herschel and WISE observations and molecular tracers observed with the IRAM 30m and TRAO 14m telescopes. The velocity field of the cloud is examined and velocity-coherent structures are put in perspective with the cloud environment. Two main velocity components (VCs) are revealed, well separated in the north and merged around the location of intense N2H+ emission where Paper I found the peak of SF activity. The relative position of the two VCs along the sightline, and the velocity gradient in N2H+ emission imply that the VCs have been undergoing collision for ~10^5 yrs. The dense gas where N2H+ is detected is interpreted as the compressed region between the two filaments, which corresponds to a high mass inflow rate of ~1e-3 Msun/yr and possibly leads to an increase in its SF efficiency. We identify a protostar in the junction region that possibly powers two crossed intermittent outflows. We show that the HII region around the nearby cluster NCG 2264 is still expanding and its role in the collision is examined. However, we cannot rule out the idea that the collision arises mostly from the global collapse of the cloud. The (sub-)filament-scale observables examined in this paper reveal a collision between G202.3+2.5 sub-structures and its probable role in feeding the cores in the junction region. One must now characterise the cloud morphology, its fragmentation, and magnetic field, all at high resolution.

연구 동기 및 목표

• Monoceros OB1의 G202.3+2.5 하부 영역에서 필라멘트 충돌과 증가된 별 형성 간의 역학적 연결 고리를 이해하기 위해.
• 관측된 별 형성 활동이 국소적 필라멘트 충돌에 의해 유도되는지, 아니면 전체 은하의 붕괴에 의해 유도되는지 규명하기 위해.
• 필라멘트 접합부의 기체 역학, 속도 일관성 및 에너지 균형을 특성화하기 위해.
• NGC 2264 H II 영역이 필라멘트 충돌을 유도하거나 영향을 미치는 역할을 하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 먼지 방출을 맵핑하고 은하의 열적 구조 및 별 형성 활동을 추적하기 위해 Herschel 및 WISE 적외선 데이터 분석을 수행하였다.
• IRAM 30-m 및 TRAO 14-m 전파망원경 관측을 이용해 분자 트레이서(예: N₂H⁺, HCO⁺)를 맵핑하고 속도장 및 운동학적 구조를 유도하였다.
• 스펙트럼 선 분석을 통해 속도 일관성 있는 구조를 식별하여 필라멘트 구성 요소의 역학적 역사 및 상대 운동을 추론하였다.
• N₂H⁺ 방출에 의해 추적된 압축된 기체 영역과 반경 방향 속도 기울기를 사용하여 질량 유입률을 추정하였다.
• 접합부 영역의 분자선 방출 형태 및 운동학적 분석을 통해 원시은하 분출류를 평가하였다.
• 미래의 POL-2 850 μm 투명도 측정을 통해 자기장 기하학을 평가하여 붕괴 중 자기장 지지력과 자기장 선의 변형 정도를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 G202.3+2.5 필라멘트 접합부에서 증가된 별 형성의 역학적 기원은 무엇인가요?
• RQ2 두 필라멘트 구성 요소 간의 충돌은 얼마나 오랫동안 지속되어 왔으며, 압축의 timescale은 얼마인가요?
• RQ3 필라멘트 충돌은 주로 국소적 역학에 의해 유도되는가, 아니면 Monoceros OB1 은하의 대규모 붕괴에 의해 유도되는가요?
• RQ4 NGC 2264 H II 영역은 G202.3+2.5 영역의 운동학적 특성과 진화에 어느 정도 영향을 미치는가요?
• RQ5 자기장은 충돌 중 물질 유입 흐름을 안정화하거나 유도하는 데 어떤 역할을 하는가요?

주요 결과

• G202.3+2.5에서 두 개의 구분되는 속도 성분이 확인되었으며, 북쪽에서는 상대적으로 분리되어 있고 중심 접합부에서는 융합되어 있어 별 형성이 가장 활발한 영역과 일치한다.
• 속도 기울기와 상대적인 선형 방향 위치를 바탕으로 두 필라멘트 간의 충돌은 약 10⁵년 전에 시작된 것으로 추정된다.
• N₂H⁺ 방출에 의해 추적된 밀도 높은 기체는 필라멘트 사이의 압축 영역을 나타내며, 질량 유입률은 약 ~1×10⁻³ M☉/yr로 추정된다.
• 접합부에 위치한 원시은하 소스는 두 개의 교차하는 간헐적인 분출류와 연관되어 있어 활성적인 물질 유입과 방출이 일어나고 있음을 시사한다.
• NGC 2264 H II 영역은 아직 팽창 중이며 운동학적 영향을 미칠 수 있지만, 충돌을 유도하는 데서의 역할은 여전히 불확실하다.
• 전체 은하 붕괴의 가능성은 배제할 수 없으며, 북부 필라멘트들이 대규모 붕괴의 일부로 NGC 2264 쪽으로 움직이고 있을 수 있다.