[논문 리뷰] Star formation in Perseus: III. Outflows

J. Hatchell, G. A. Fuller외 1명|ArXiv.org|2007. 06. 12.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 34인용 수 55

한 줄 요약

이 연구는 페르세우스 분자운에서 51개의 마이크로파운드 핵심에 대해 12 CO 3–2 방출을 맵핑하여 분자 유출을 식별하고 원시성의 활동을 평가한다. 연구 결과, 65%의 핵심이 유출을 통해 원시성으로 확인되었으며, 동역량 유속은 Class 0와 Class I 소스 간에 유의미한 차이가 없음을 발견하여 초기 진화 단계에서 유출 에너지가 감소한다는 이전 가정을 도전한다. 유출에 의한 핵심 파괴 시간스케일은 관측된 원시성 수명보다 길며, 이는 추가적인 질량 손실 메커니즘이 필요하다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

We present a search for outflows towards 51 submillimetre cores in Perseus. With consistently derived outflow properties from a large homogeneous dataset within one molecular cloud we can investigate further the mass dependence and time evolution of protostellar mass loss. Of the 51 cores, 37 show broad linewings indicative of molecular outflows. In 13 cases, the linewings could be due to confusion with neighbouring flows but 9 of those sources also have near-infrared detections confirming their protostellar nature. The total fraction of protostars in our sample is 65%. All but four outflow detections are confirmed as protostellar by Spitzer IR detections and only one Spitzer source has no outflow, showing that outflow maps at this sensitivity are equally good at identifying protostars as Spitzer. Outflow momentum flux correlates both with source luminosity and with core mass but there is considerable scatter even within this one cloud despite the homogeneous dataset. We fail to confirm the result of Bontemps et al. (1996) that Class I sources show lower momentum fluxes on average than Class 0 sources, with a KS test showing a significant probability that the momentum fluxes for both Class 0s and Class Is are drawn from the same distribution. We find that outflow power may not show a simple decline between the Class 0 to Class I stages. Our sample includes low momentum flux, low-luminosity Class 0 sources, possibly at a very early evolutionary stage. If the only mass loss from the core were due to outflows, cores would last for 10^5-10^8 years, longer than current estimates of 1.5-4 x 10^5 years for the mean lifetime for the embedded phase. Additional mechanisms for removing mass from protostellar cores may be necessary.

연구 동기 및 목표

• 분자 유출 탐지에 의해 페르세우스 분자운의 원시성을 식별하기 위해.
• 단일 분자운 전체에 걸쳐 균일한 데이터셋에서 일관된 유출 특성을 유도하기 위해.
• 원시성 질량 손실의 질량 의존성과 시간에 따른 변화를 조사하기 위해.
• 유출 동역량 유속이 Class 0에서 Class I 단계로 갈수록 감소한다는 가설을 시험하기 위해.
• 유출에 의한 질량 손실이 관측된 원시성 수명과 비교하여 핵심 파괴 시간스케일을 설명할 수 있는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 51개의 마이크로파운드 핵심 중심을 기준으로 2'×2' 영역에서 14" beam과 5" 샘플링을 사용해 제임스 클락 맥스웰 전파망원경을 이용해 345 GHz에서 12 CO 3–2 맵핑을 수행하였다.
• 유출을 식별하기 위해 12 CO 3–2 스펙트럼의 넓은 라인날개를 분석하였으며, 광학적 밀도와 기울기 보정을 위해 요인 10을 적용하였다.
• 속도 적분 선강도를 사용하고 50 K의 유출 온도를 가정하여 유출 동역량 유속을 계산하였다.
• 원시성 성격을 확인하고 주변 유출로 인한 혼동을 줄이기 위해 스피처 적외선 탐지 결과와 교차 확인하였다.
• Class 0와 Class I 소스 간의 동역량 유속 분포를 비교하기 위해 콜모고로프-스미르노프(Kolmogorov-Smirnov, K-S) 검정을 사용하였다.
• 핵심 질량(마이크로파운드 방출에서 유도)을 유출 질량 손실률로 나누어 핵심 파괴 시간스케일을 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 페르세우스의 마이크로파운드 핵심 중 유출에 의해 나타나는 원시성 비율은 얼마인가?
• RQ2 Class 0와 Class I 원시성 간에 유출 동역량 유속에 유의미한 차이가 있는가?
• RQ3 유출에 의한 질량 손실률만으로 관측된 핵심 파괴 시간스케일이 원시성 수명(1.5–4×10⁵년)과 비교하여 설명될 수 있는가?
• RQ4 단일 균일한 분자운 샘플 내에서 유출 동역량 유속은 원시성 럼니너시와 핵심 질량과 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ5 유출 맵핑은 스피처 적외선 관측만큼 원시성을 식별하는 데 효과적인가?

주요 결과

• 51개의 마이크로파운드 핵심 중 37개(72.5%)가 넓은 라인날개를 보이며 분자 유출을 나타내었으며, 이 중 33개는 스피처 탐지로 원시성으로 확인되었다.
• 이 샘플에서 원시성 비율은 65%였으며, 단 한 명의 스피처 탐지 소스만이 검출 가능한 유출이 없었다.
• 유출 동역량 유속은 블로메트릭 럼니너시 및 핵심 질량과 유의미한 상관관계를 보였지만, 상당한 산란이 있었다.
• Class 0와 Class I 소스 간에 동역량 유속에 통계적으로 유의미한 차이가 없었다(K-S 검정 p-값 > 0.05), 이는 Bontemps 등(1996)의 이전 결과와 정면으로 배치된다.
• 일정한 유출 질량 손실률을 가정할 때 핵심 파괴 시간스케일은 10⁵에서 10⁸년으로 범위가 확장되었으며, 이는 추정된 1.5–4×10⁵년의 원시성 수명보다 길었다.
• 이 격차는 유출만으로 핵심 분산을 설명하기에 부족하며, 분할, 이온화, 중력적 해체와 같은 추가적인 질량 손실 메커니즘이 필요하다는 것을 시사한다.