[논문 리뷰] Spitzer/IRAC view of Sh 2-284: Searching for evidence of triggered star formation in an isolated region in the outer Milky Way

E. Puga, S. Hony외 6명|UvA-DARE (University of Amsterdam)|2009. 07. 07.

Astrophysics and Star Formation StudiesPhysics and Astronomy참고 문헌 43인용 수 18

한 줄 요약

이 연구는 외부 은하계의 고립된 H II 영역인 Sh 2-284를 조사하기 위해 Spitzer/IRAC 및 Hα 영상 데이터를 사용하여, 젊은 별 형성 물체(YOS)가 기포 가장자리에 집중된 복잡하고 대칭적인 다중 기포 구조를 밝혀냈다. 연구 결과는 복사압에 의해 유도되는 압축에 의한 촉발된 별 형성 현상이 존재하며, 더 어린 Class I YOS는 기포 가장자리의 코메타 구름의 소용돌이와 기포 껍질 부근에 위치해 있음을 시사한다. 반면 중심 클러스터는 좁은 연령 분포를 보이며, 기포의 형성이 중심 클러스터에 의해 유도된 것이 아니라 국소적으로 밀도가 높은 덩어리들에 의해 발생했음을 시사한다.

ABSTRACT

Using Spitzer/IRAC observations of a region to be observed by the CoRoT satellite, we have unraveled a new complex star-forming region at low metallicity in the outer Galaxy. We perform a study of S284 in order to outline the chain of events in this star-forming region. We used four-band Spitzer/IRAC photometry as well as Halpha imaging obtained with INT/WFC. Combining these data with the optical photometry obtained in the frame of CoRoTs preparation and the 2MASS catalog we analysed the properties and distribution of young stellar objects (YSOs) associated with point-like sources. We also studied the SEDs of regions of extended emission, complementing our dataset with IRAS and MSX data. We find that S284 is unique in several ways: it is very isolated at the end of a spiral arm and both the diffuse dust and ionized emission are remarkably symmetric. We have partially resolved the central clusters of the three bubbles present in this region. Despite the different scales present in its multiple-bubble morphology, our study points to a very narrow spread of ages among the powering high-mass clusters. In contrast, the particular sawtooth structure of the extended emission at the rim of each ionized bubble harbours either small lower-mass clusters with a younger stellar population or individual young reddened protostars. In particular, triggered star formation is considered to be at work in these regions.

연구 동기 및 목표

• 외부 은하계의 고립된 H II 영역인 Sh 2-284에서 고질량 별 형성의 성격과 촉발 메커니즘을 조사하기 위해.
• 다중 기포 구조가 확장 중인 H II 영역에 의해 유도된 촉발된 별 형성에 기인하는지 여쭤보기 위해.
• 다중 파장 광도 측정을 통해 젊은 별 형성 물체(YOS)의 분포, 연령, 진화 단계를 특성화하기 위해.
• 밀도 변화 및 이온화 front와 같은 환경 조건이 관측된 구조를 어떻게 형성하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 적외선 색상에 기반해 YOS를 탐지하고 분류하기 위해 4밴드 Spitzer/IRAC 광도 측정(3.6, 5.8, 8.0, 및 24 μm)을 확보하였다.
• Isaac Newton Telescope의 WFC에서 확보한 Hα 영상과 IRAC 데이터를 융합하여 이온화된 가스의 구조를 매핑하고 이온화 front를 식별하였다.
• CoRoT 준비 및 2MASS 카탈로그에서 확보한 옵티컬 광도 측정 데이터를 통합하여 소스 분류 및 거리 추정을 향상시켰다.
• 적외선 과잉에 기반해 색상-색상도를 사용하여 Class I(매립형) 및 Class II(고전형) YOS를 구분하였다.
• IRAS 및 MSX 데이터를 사용해 확장된 발광 영역의 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 분석하여-dust 및 원시별 성분을 추론하였다.
• H II 영역의 팽창 속도에서 유도된 역학적 연령과 옵티컬 광도 측정에서의 이소초로드-피팅 연령을 비교하여 연령 기울기를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Sh 2-284의 다중 기포 구조는 수거-붕괴 메커니즘에 의한 촉발된 별 형성과 일치하는가?
• RQ2 이온화 front 및 기포 껍질 주변의 YOS 연령 분포는 어떠한가?
• RQ3 더 어린 Class I YOS는 기포 가장자리의 코메타 구름 또는 농도가 높은 덩어리와 공간적으로 상관관계가 있는가?
• RQ4 Sh 2-284의 중심 고질량 클러스터들이 주변의 낮은 질량 클러스터 형성에 영향을 주는가?
• RQ5 국소적 밀도 변화 및 이온화 front 불안정성은 관측된 구조 형성에 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 이 영역은 세 개의 명확한 H II 영역을 중심으로 하여 매우 대칭적인 다중 기포 구조를 보이며, 각 기포는 고질량 클러스터 중심에 위치해 있으며 기포의 비대칭성은 최소한이다.
• 전체적으로 155개의 Class I 및 183개의 Class II YOS 후보가 확인되었으며, 대부분 기폭된 기포의 껍질 부근에 집중되어 있다.
• 더 어린 Class I YOS는 기포 가장자리의 코메타 구름의 소용돌이와 농도가 높은 덩어리 부근에 선호적으로 위치해 있어 국소적인 촉발 메커니즘을 시사한다.
• 중심 클러스터(Dolidze 25, Cl2, Cl3)는 공시성 형성과 일치하는 좁은 연령 분포를 보이며, 주변 클러스터의 형성에 기여하지는 않았음을 시사한다.
• 확장된 발광 영역의 SED 분석 결과, 먼지 껍질 내부에 추가로 6개의 매립형 클러스터가 존재함을 확인하여 촉발된 별 형성의 존재를 뒷받침한다.
• H II 영역 팽창 속도에서 유도된 역학적 연령과 이소초로드-피팅 연령이 일치하여, 중심 클러스터가 외부 클러스터 형성의 원인이 되지 않았다는 결론을 강화한다.