[논문 리뷰] Observational study of sites of triggered star formation: CO and mid-infrared observations

J. S. Urquhart, L. K. Morgan외 1명|ArXiv.org|2009. 02. 27.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 41인용 수 35

한 줄 요약

이 연구는 CO, 중간 적외선 및 전파 데이터를 사용하여 남반구의 45개의 밝은 가장자리가 있는 구름(BRCs)에서 유도된 별 형성의 여부를 조사한다. 사진이온화에 의해 유도된 충격에 의해 24개의 BRCs가 '유도된' 것으로 확인되었으며, 그 중 14개는 임베디드 중간 적외선 소스, 마이저, CO 날개 등으로 활발한 별 형성이 이루어지고 있다. 나머지 10개는 더 이른 진화 단계에 있으며, 반면 절반의 BRCs가 HII 영역의 영향을 받고 있음에도 불구하고 현재 별을 형성하는 BRCs는 약 30%에 불과함을 시사한다.

ABSTRACT

(Abridged) Bright-rimmed clouds (BRCs) are isolated molecular clouds located on the edges of evolved HII regions where star formation is thought may have been triggered. In this paper we investigate the current level of star formation within a sample of BRCs and evaluate to what extent star formation may have been induced. We present the results of a programme of position-switched CO observations towards 45 southern BRCs. The 12CO, 13CO and C18O (J=1-0) were simultaneously observed using the 22m Mopra telescope. We complement these observations with archival mid-IR submm and radio data. Analysis of the CO, mid-IR and radio data result in the clouds being divided into three distinct groups. We refer to these groups as spontaneous, triggered, and zapped clouds, respectively. Comparing the physical parameters of spontaneous and triggered samples we find striking differences in luminosity, surface temperature and column density with all three quantities significantly enhanced for the clouds considered to have been triggered. Furthermore, we find strong evidence for star formation within the triggered sample by way of methanol and H_2O masers, embedded mid-IR point sources and CO wings, however, we find evidence of ongoing star formation within only two of the spontaneous sample. We have used CO, mid-IR and radio data to identify 24 of the 45 southern BRCs that are undergoing a strong interaction with their HII region. We can therefore exclude ~50% from future studies. 14 of the 24 interacting BRCs are found to be associated with embedded mid-IR point sources and we find strong evidence of that these clouds are forming stars. The absence of mid-infrared sources towards the remaining ten clouds leads us to conclude that these represent an earlier evolutionary stage of star formation.

연구 동기 및 목표

• 남반구의 밝은 가장자리가 있는 구름(BRCs)에서 유도된 별 형성의 범위와 특성을 규명하는 것.
• 근처 HII 영역으로부터의 사진이온화 충격에 의해 BRCs의 별 형성이 유도되는지 평가하는 것.
• 다중 파장 데이터를 기반으로 BRCs를 자발적, 유도된, 또는 '지속된' 진화 단계로 분류하는 것.
• 비유도된 소스를 제외함으로써 향후 RDI(복사로 유도된 수축) 연구의 정확도를 높이기 위해 SFO 카탈로그를 보완하는 것.
• RDI 메커니즘이 BRCs에서 별 형성 효율성과 초기 질량 함수 기여도를 정량화하는 것.

제안 방법

• Mopra 22m 망원경을 사용하여 45개의 남반구 BRCs에 대해 위치 스위치된 12CO, 13CO 및 C18O J=1–0 선 관측을 수행함.
• CO 데이터를 MSX와 Spitzer의 기존 중간 적외선 데이터, 그리고 문헌에서 확보한 밀리미터파 및 전파 데이터와 융합함.
• BRCs를 세 그룹으로 분류: 자발적(영향 없음), 유도된(강한 상호작용), '지속된'(CO 검출 없음 그러나 강한 이온화 front 존재).
• 자발적 및 유도된 샘플 간 비교를 위해 빛의 세기, 표면 온도, 기질 밀도를 주요 물리적 매개변수로 사용함.
• 메탄올 및 H2O 마이저, 임베디드 중간 적외선 점원천, UCHII 영역, 그리고 유속을 나타내는 CO 선 날개의 검출을 통해 지속 중인 별 형성 여부를 확인함.
• 자발적 샘플과 유도된 샘플 간의 통계적 비교를 통해 별 형성 활동성 및 효율성의 차이를 평가함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 근처 HII 영역으로부터의 사진이온화 충격에 의해 BRCs의 별 형성이 얼마나 유도되는가?
• RQ2 SFO 카탈로그에 포함된 45개의 남반구 BRCs 중 실제로 유도된 별 형성을 겪고 있는 것은 몇 개인가?
• RQ3 빛의 세기, 온도, 기질 밀도 측면에서 자발적으로 형성되는 BRCs와 유도된 BRCs 사이에 어떤 물리적 차이가 있는가?
• RQ4 임베디드 중간 적외선 점원천과 마이저는 유도된 BRCs에서 지속 중인 별 형성의 신뢰할 수 있는 추적자인가?
• RQ5 RDI 영향을 받는 BRCs 중 현재 별을 형성하고 있는 비율은 얼마이며, 더 이른 진화 단계에 있는 비율은 얼마인가?

주요 결과

• 45개의 남반구 BRCs 중 24개(약 53%)가 근처 HII 영역과의 상호작용에 강력한 증거를 보이며 '유도된' 또는 '지속된' 구름으로 분류됨.
• 유도된 샘플은 자발적 샘플 대비 유의미하게 높은 빛의 세기(평균 약 3,000 L⊙), 표면 온도, 기질 밀도를 보임.
• 24개의 유도된 BRCs 중 14개는 임베디드 중간 적외선 점원천과 연관되어 있어 지속적인 별 형성이 일어나고 있음.
• 남은 10개의 유도된 BRCs는 중간 적외선 원천이나 다른 별 형성 추적자들이 없어, 이온화로 인한 붕괴의 더 이른 단계에 있을 가능성이 있음.
• 임베디드 원천이 있는 BRCs의 빛의 세기는 없는 경우보다 약 10배 높으며, 이는 RDI가 더 무거운 별 형성을 선호한다는 가설을 지지함.
• 표본 내 BRCs 중 약 30%만(45개 중 14개) 현재 별을 형성하고 있으나, 절반은 HII 영역의 영향을 받고 있음. 이는 다중 파장 데이터의 중요성을 강조함.