[논문 리뷰] Sequential star formation in IRAS 06084-0611 (GGD 12-15): From intermediate-mass to high-mass stars

K. M. Maaskant, Arjan Bik외 6명|arXiv (Cornell University)|2011. 04. 29.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 53인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 VLT/SINFONI 근적외선 적층 스펙트로스코피와 다중 파장 광도측정을 이용하여 IRAS 06084-0611 영역에서 순차적인 별 형성 과정을 조사한다. 중간질량 주시퀀스 전 별들(~4 Myr)의 군집과 중심부에 있는 더 어린, 더 심하게 매립된 질량이 큰 YSO들과 H ii 영역을 확인하여, 시선 방향으로 중간질량에서 고질량 별로의 순차적 형성을 시사하며, 이는 계급 0/I과 계급 II 물체 간의 공간적 및 연령적 불일치에 의해 지지된다.

ABSTRACT

Context. The formation and early evolution of high- and intermediate-mass stars towards the main sequence involves the interplay of stars in a clustered and highly complex environment. To obtain a full census of this interaction, the Formation and Early evolution of Massive Stars (FEMS) collaboration studies a well-selected sample of 10 high-mass star-forming regions. Aims. In this study we examine the stellar content of the high-mass star-forming region centered on IRAS 06084-0611 in the Monoceros R2 cloud. Methods. Using the near-infrared H- and K-band spectra from the VLT/SINFONI instrument on the ESO Very Large Telescope (VLT)and photometric near-infrared NTT/SOFI, 2MASS and Spitzer/IRAC data, we were able to determine the spectral types for the most luminous stars in the cluster. Results. Two very young and reddened massive stars have been detected by SINFONI: a massive Young Stellar Object (YSO) con- sistent with an early-B spectral type and a Herbig Be star. Furthermore, stars of spectral type G and K are detected while still in the Pre-Main Sequence (PMS) phase. We derive additional properties such as temperatures, extinctions, radii and masses. We present a Hertzsprung-Russell diagram and find most objects having intermediate masses between \sim1.5-2.5 M\odot. For these stars we derive a median cluster age of \sim4 Myr. Conclusions. Using Spitzer/IRAC data we confirm earlier studies that the younger class 0/I objects are centrally located while the class II objects are spread out over a larger area, with rough scale size radii of \sim0.5 pc and \sim1.25 pc respectively. Moreover, the presence of a massive YSO, an ultracompact H ii region and highly reddened objects in the center of the cluster suggest a much younger age of < 1 Myr. A possible scenario for this observation would be sequential star formation along the line of sight; from a cluster of intermediate-mass to high-mass stars.

연구 동기 및 목표

• Monoceros R2 은하단 내 고질량 별 형성 영역인 IRAS 06084-0611의 별 구성 및 진화 상태를 규명하는 것.
• 클러스터 중심부에 있는 더 어린, 매립된 고질량 물체(<1 Myr)와 더 오래된 중간질량 주시퀀스 전 별(~4 Myr) 간의 연령 불일치를 해결하는 것.
• 계급 0/I, 계급 II 및 고질량 별 집단의 공간 분포를 조사하여 순차적 별 형성 여부를 검증하는 것.
• 다중 파장 데이터를 이용하여 개별 별의 물리적 성질(스펙트럼 유형, 흡수율, 질량, 반지름, 온도)을 유도하는 것.
• 관측된 군집화와 연령 기울기를 설명하는 데 질량 분리 또는 시선 방향 투영 효과가 기여하는지 평가하는 것.

제안 방법

• VLT/SINFONI 장치를 이용한 근적외선 H- 및 K-대역 적층 스펙트로스코피 확보를 통해 스펙트럼 유형을 분류하고, 속도를 측정하는 것.
• SINFONI 데이터를 NTT/SOFI, 2MASS 및 Spitzer/IRAC의 광도측정 데이터와 융합하여 흡수율, 광도 및 색-등급 특성을 유도하는 것.
• 유도된 항성 파ameters를 사용하여 허츠프루ング-루스터도를 구성하여 클러스터 연령과 진화 단계를 추정하는 것.
• 근적외선 광도측정 및 진화 궤적을 이용하여 근적외선 흡수도 지ap을 제작하여-dust 적색화를 보정하는 것.
• 계급 0/I(매립된) 및 계급 II(진화된) 물체의 공간 분포를 비교하여 군집화 및 반경 범위를 평가하는 것.
• 이소클론 및 진화 모델을 사용하여 주시퀀스 전 별의 연령, 질량 및 반지름을 추정하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 IRAS 06084-0611 클러스터 내에서 가장 밝은 별들의 스펙트럼 유형과 진화 단계는 무엇인가요?
• RQ2 중간질량 주시퀀스 전 별의 중앙값 연령(~4 Myr)과 중심부에 있는 젊고 매립된 고질량 물체(<1 Myr) 존재 사이의 불일치는 왜 발생하는가요?
• RQ3 계급 0/I 및 계급 II 물체의 공간 분포는 클러스터의 형성 역사를 어떻게 반영하는가요?
• RQ4 관측된 고질량 별과 매립된 물체의 중심 집중 현상은 초기 질량 분리 때문인가, 아니면 시선 방향으로의 순차적 별 형성 때문인가요?
• RQ5 이 영역에서 중간질량에서 고질량 별로의 순차적 별 형성 시나리오를 뒷받침하는 증거는 무엇인가요?

주요 결과

• 두 개의 고질량 젊은 항성 물체가 감지되었으며, 하나는 초기 B형 스펙트럼 유형과 일치하는 것으로 나타났고, 다른 하나는 허비그 B 별로 확인되었다.
• 13개의 항성이 주시퀀스 전 별로 분류되었으며, G 및 K형 스펙트럼 유형을 지닌 것으로 나타나 중간질량 집단으로서 중앙값 연령가 ~4 Myr임을 시사한다.
• 장면 전역에서 흡수율이 크게 변동하며, A_V ~10에서 20 mag 범위로 변화함을 보여, 중심부에 강한 먼지 농도와 적색화가 있음을 나타낸다.
• 공간 분포 분석 결과, 계급 0/I 물체는 약 0.5 pc의 척도 반경 영역에 집중되어 있는 반면, 계급 II 물체는 더 넓게 퍼져 있으며 척도 반경은 약 1.25 pc이다.
• 중심부에는 고질량 YSO, 초소형 H ii 영역, 그리고 강하게 적색화된 물체들이 존재하여 가장 매립된 집단의 연령이 <1 Myr임을 시사한다.
• 관측된 연령 기울기와 공간 기울기—더 큰 반경에서 더 오래되고 덜 매립된 별들과 중심부에서 더 어리고 매립된 고질량 별들—은 시선 방향으로 중간질량에서 고질량 별로의 순차적 별 형성 시나리오를 지지한다.