[논문 리뷰] Pre-main-sequence stars in the young open cluster NGC 1893: II. Evidence for triggered massive star formation

I. Negueruela, A. Marco외 2명|CERN Bulletin|2007. 03. 28.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 46인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 스펙트로스코피와 광도측정을 통해 적외선 과잉과 발광선을 보이는 전주진행성(PMS) 항성의 집단을 식별함으로써, 젊은 산개성단 NGC 1893에서 촉발된 대량 항성 형성에 강력한 증거를 제시한다. 결과는 코메타 성운인 Sim 130 주변과 성단 중심부 주변의 두 개의 별도된 영역에서, O형 항성이 방출하는 이온화 복사에 의해 활발히 촉발된 대량 항성 형성이 일어나고 있으며, 중간 질량 항성의 부족과 매우 젊은(<3 Myr) 성단 환경에서 복잡한 순차적 항성 형성 과정이 진행 중임을 드러낸다.

ABSTRACT

(Abridged) The open cluster NGC 1893, illuminating the HII region IC410, contains a moderately large population of O-type stars and is one of the youngest clusters observable in the optical range. We have probed the stellar population of NGC 1893 in an attempt to determine its size and extent. We classify a large sample of cluster members with new intermediate resolution spectroscopy. We use H-alpha slitless spectroscopy of the field to search for emission line objects, identifying 18 emission-line PMS stars. We then combine existing optical photometry with 2MASS JHKs photometry to detect stars with infrared excesses, finding close to 20 more PMS candidates. While almost all stars earlier than B2 indicate standard reddening, all later cluster members show strong deviations from a standard reddening law, which we interpret in terms of infrared excess emission. Emission-line stars and IR-excess objects show the same spatial distribution, concentrating around two localised areas, the immediate vicinity of the pennant nebulae Sim 129 and Sim 130 and the area close to the cluster core where the rim of the molecular cloud associated with IC 410 is illuminated by the nearby O-type stars. In and around the emission nebula Sim 130 we find three Herbig Be stars with spectral types in the B1-4 range and several other fainter emission-line stars. We obtain a complete census of B-type stars by combining Stroemgren, Johnson and 2MASS photometry and find a deficit of intermediate mass stars compared to massive stars. We observe a relatively extended halo of massive stars surrounding the cluster without an accompanying population of intermediate-mass stars. The overall picture of star formation in NGC 1893 suggests a very complex process.

연구 동기 및 목표

• 젊은 산개성단 NGC 1893의 크기, 범위, 항성 집단을 규명하는 것, 특히 전주진행성(PMS) 항성에 초점을 맞추는 것.
• NGC 1893에 존재하는 대량 O형 항성이 인접 영역의 후속 항성 형성을 촉발하는지 조사하는 것.
• PMS 항성의 식별과 그들의 공간적 및 광도적 성질 분석을 통해 성단의 연령과 진화 상태를 평가하는 것.
• 중간 질량 항성의 부족을 대량 항성 대비로 검출함으로써 초기 질량 함수(IMF)와 항성 형성 역사를 분석하는 것.
• 대량 항성의 피드백이 젊고 임베디드된 성단 환경에서 항성 형성 과정을 어떻게 형성하는지 탐구하는 것.

제안 방법

• 성단 구성 항성에 대한 중간 해상도 스펙트로스코피를 수행하여 항성 분류 및 발광선 PMS 후보를 식별하는 것.
• 장면 전체에 걸쳐 Hα 슬릿리스 스펙트로스코피를 수행하여 발광선 물체를 탐지하고, 18개의 PMS 항성을 식별하는 것.
• 광학 광도측정과 2MASS JHKs 광도측정을 융합하여 PMS 항성의 원형별 디스크를 나타내는 적외선 과잉을 탐지하는 것.
• 발광선 및 적외선 과잉 물체의 공간 분포를 분석하여 활발한 항성 형성 지역을 식별하는 것.
• Strömgren, Johnson, 및 2MASS 광도측정 체계를 사용하여 B형 항성의 완전한 목록을 작성하고 IMF를 평가하는 것.
• 관측된 적색화 법칙을 표준 값과 비교하여 과잉 흡착과 디스크 방출, 특히 저질량 항성에서의 특성을 추론하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 1893에는 유의미한 전주진행성 항성 집단이 존재하는가, 그리고 그들은 공간적으로 어디에 집중되어 있는가?
• RQ2 NGC 1893에 존재하는 O형 항성이 주변 지역의 후속 항성 형성을 촉발하고 있는가, PMS 항성과 적외선 과잉을 통해 확인되는가?
• RQ3 NGC 1893의 연령는 얼마이며, 관측된 PMS 항성 집단은 그 진화 단계를 어떻게 제약하는가?
• RQ4 왜 NGC 1893에서는 대량 항성 대비 중간 질량 항성이 부족한가, 그리고 이는 항성 형성 역사를 어떻게 암시하는가?
• RQ5 NGC 1893의 항성 형성 과정은 순차적이고 촉발된 것인가, 아니면 초기 대량 항성이 자발적으로 촉발한 동시 형성인가?

주요 결과

• 18개의 발광선 PMS 항성이 식별되었으며, 이들은 주로 코메타 성운인 Sim 129와 Sim 130 근처와 성단 중심부 및 분자구 nuclueus 간의 경계 부근에 집중되어 있다.
• 적외선 과잉을 통해 (J-Ks) 색상에서 약 20개의 추가 PMS 후보가 탐지되었으며, 이들은 발광선 항성과 동일한 공간적 집중을 보였다.
• B3형 이하의 모든 항성이 유의미한 적외선 과잉을 보이며, 스펙트럼형이 늦어질수록 증가하는 경향을 보여, 지속적인 디스크 소멸과 PMS 성질과 일관됨을 시사한다.
• 성단 연령은 주로 O4 및 O5 주진행성 항성이 존재한다는 점을 바탕으로 <3 Myr로 제약되며, 더 가능성 있는 연령은 <2 Myr로 추정된다.
• 3개의 허비그 B형 항성(B1–B4 스펙트럼형)이 성운 Sim 130 주변에 군집되어 있어 최근에 활발히 일어나고 있는 대량 항성 형성을 나타낸다.
• 대량 항성의 공간 분포는 중간 질량 항성의 대응 집단이 없는 확장된 헬름을 보이며, 체계적인 동역학적 탈출 또는 급격한 IMF를 가진 촉발 형성일 가능성을 시사한다.